进入航空医学研究室，后被征兵成为军医，在军中患病，1945年1月1日在广岛陆军医院病逝。1945年8月10日黄昏，藤野去自己的诊所。见他很疲惫，诊所的房东劝他就近住下，但在赴好友土田家的途中，藤野晕倒。虽经亲友中的医生治疗，但1945年8月11日（日本投降的4天前）上午十点，藤野仍因年迈体衰而逝世，享年71岁。
纪念.中华人民共和国成立后，在中国和日本，对鲁迅的仰慕与日俱增，藤野作为鲁迅的恩师也随之为人瞩目。1956年，鲁迅遗孀许广平为出席禁止原子弹世界大会初次来到日本，按预定