己任官时无法彻底根治的事务如浙江海田、广东械斗等事耿耿于怀，时常提起谈论。此其间道光帝命两江总督陶澍探视并数次询问朱桂桢的病情，希望其病癒，士民也盼望其再度复出。道光十九年十一月（1840年）病卒于家中，年七十三。
身后.依总督例优恤，谕赐祭葬，谥庄恪。赐其六岁的次子朱镇为举人。朱桂桢死后，二十年（1840年）二月遗疏递入，道光帝上谕：「原任广东巡抚朱桂桢，由部员升任御史，历膺外任，洊擢广东巡抚。人甚正派，办事认真，因病奏请回籍，曾加垂询，方冀调养就痊、重资倚畀，兹闻溘逝，