发肺病。1929年6月18日晚，他病逝于狱中。
纪念.1941年5月4日，陕甘宁边区政府为纪念李子洲，在绥德设立“李子洲纪念碑”。1942年9月，又将绥德县立图书馆改名为“子洲图书馆”，由毛泽东、朱德题词。1944年2月，中共中央西北局和陕甘宁边区政府将1942年建立的绥西县改为子洲县，以志纪念。1947年，胡宗南部进攻陕北后，“李子洲纪念碑”、“李子洲图书馆”遭到破坏。1948年，中国人民解放军重新占领绥德；同年5月4日，陕甘宁边区政府主席林伯渠重新为“李子洲图书馆”书写牌匾。