肺癌，他没有告诉老友们，甚至是骨肉亲人。2016年9月15日“FAST”建成，参加完落成典礼，南仁东随家人赴香港就医，在手术中伤及声带。。2017年8月，入选2017年中国科学院院士增选初步候选人名单。北京时间2017年9月15日23时23分，南仁东因为肺癌恶化在美国波士顿病逝。家属给国家天文台转达的他的遗愿：丧事从简，不举行追悼仪式。