Im Frühjahr 1916 wurde er mit der 35. Infanteriedivision auf die Hochebene zwischen Tonezza del Cimone und Passo Coe westlich der Hochebene der Sieben Gemeinden verlegt. Am 15. Mai 1916, am ersten Tag der österreichisch-ungarischen Südtiroloffensive, meldete er sich freiwillig, um einige italienische Batterien nördlich des Passo Coe, denen die Munition ausgegangen war, mit Munition zu versorgen. In den darauffolgenden Tagen unternahm er mehrere riskante Auffklärungsaktionen und half die Verbindung mit den rückwärtigen Linien aufrechtzuerhalten. In der Nacht auf den 19. Mai erhielt er den Auftrag das nicht vollendete italienische Panzerwerk Campomolon durch Sprengung für den Gegner unbrauchbar zu machen, bevor es die Truppen des vorrückenden XX. k.u.k. Korps besetzen konnten. Bei einer dieser Sprengungen wurde er von einem herabstürzenden Gesteinsblock am Oberkörper getroffen. Paolo Ferrario erlag noch am gleichen Tag seinen schweren inneren Verletzungen auf einem nahe gelegenen Verbandsplatz auf dem man ihn gebracht hatte.