1972年起多病，于5月连任第五届总统后，即任命蒋经国为行政院院长，将统治台湾实权交给儿子。1975年4月5日，蒋以突发性心脏病，于下午11时50分在台北士林官邸逝世，当时告知严家淦及其他要员和家人到士林官邸瞻仰遗容。蒋灵柩暂厝于台北市南60公里处桃园县大溪慈湖宾馆正厅。
纪念.蒋去世后，慈湖及中正纪念堂设中华民国三军仪队站岗，定每年民族扫墓节（清明节，于1972年起为国定假日）为「蒋总统逝世纪念日（后为先总统蒋公逝世纪念日）」。当时政府规定行文必须挪抬称他为「蒋公」，以示对蒋崇敬