赤痢，病情加重而入院。后来巴尔顿返回日本时病情已恶化成肝病，于1899年8月5日下午九点病逝于东京大学医学部附属医院。他生前只完成基隆水道设计案，但是其构想最后由滨野弥四郎所完成。巴尔顿死后被葬于东京的青山灵园。巴尔顿去世后，滨野弥四郎向台湾总督明石元二郎提出在台北水道水源地设置铜像以纪念巴尔顿的功绩，而后铜像于1919年3月30日正式揭幕，后藤新平亦撰文纪念。但该铜像在后来的第二次世界大战期间，因为作战需要与当时日本反美反英等因素下而被拆除征用。