1903 unterstützte Deltschew stark die Vorbereitungen zum Ilinden-Preobraschenie-Aufstand, den er selbst allerdings nicht mehr miterlebte. Deltschew wurde am 4. Mai 1903 während einer Auseinandersetzung mit der osmanischen Polizei getötet. 43 Jahre nach seiner Beerdigung, wurde sein Leichnam 1946 exhumiert, nach Mazedonien überstellt und in einem Sarkophag in Skopje beigesetzt.