ב-2 ביולי 1270 הפליג עם צבאו מדרום צרפת למסע הצלב השמיני והגיע אל חופי האי סרדיניה, וב-18 ביולי נחת בחוף תוניסיה וחנה במבצר שהוקם על חורבות קרתגו העתיקה. הוא המתין שם לבואו של אחיו הצעיר, שארל הראשון, מלך נאפולי וסיציליה, אולם אז פרצה מחלת הדבר בקרב צבאו. הוא חלה במחלה ונפטר שם ב-25 באוגוסט 1270. היסטוריונים מודרניים סוברים כי הוא חלה ומת מדיזנטריה. שארל הגיע מאוחר יותר באותו יום והחליט על הפסקת מסע הצלב. ב-11 בנובמבר של אותה שנה עזבו הצלבנים את חופי תוניסיה והפליגו לסיציליה. שארל קבר את ליבו ומעיו של לואי התשיעי בקתדרלת מונריאלה. עצמותיו של לואי התשיעי הועברו לצרפת על ידי בנו פיליפ (שירש את הכתר בשם פיליפ השלישי) במסע שעבר דרך איטליה, הרי האלפים, העיר ליון, בורגונדיה ושמפאן, ונטמנו בנקרופוליס של מלכי צרפת בבזיליקת סן-דני ליד פריז.