Gheorghiu-Dej falleció el 19 de marzo de 1965 a consecuencia del cáncer y fue enterrado en un mausoleo de Bucarest. Su sucesor en la secretaría general, Nicolae Ceaușescu, asumió la secretaría general del partido hasta su derrocamiento en la Revolución rumana de 1989 que ocasiono el fin del Régimen Socialista en Rumania. Un año después, los restos de Gheorghiu-Dej fueron trasladados a un cementerio público.