（1869年）6月20日（阴历5月11日）、新政府军箱馆战争总攻击开始、新选组队士岛田魁守备的辩天台场被新政府军包围，陷入孤立。土方率领少数士兵突围相救。土方一夫当关，力阻自七重滨大举进犯的新政府军于一本木关口，却不幸在乱战之中腹部中弹，落马不治。不久榎本武扬开城投降，虾夷共和国灭亡，土方的遗体下落不明，而其他战死者则被埋葬在五稜郭内。
其他.土方岁三与新选组的故事成为日本大众文化脍炙人口的一环，在往后的小说和电影、动漫中都有不少以他为题材。在日本更有不少土方迷成立的社团。墓地