Il trouve la mort le en Bulgarie, dans les marais proches du port de Varna (Odessos), lors de la croisade contre les Turcs qu'il était chargé de conduire pour le pape. Cette défaite, catastrophique par ses conséquences, semble due à l'intrépidité du roi de Pologne et de Hongrie Ladislas III Jagellon, davantage qu'à Cesarini. Lui préconisait en effet d'attendre des renforts par mer, comprenant fort bien que ne peuvent pas grand-chose contre une armée de plus de .