1949年2月，任中国新民主主义青年团筹备委员会主任。同年4月12日，当选团中央委员会名誉主席，之后在北平西郊玉泉山休养；5月8日，出现昏迷症状，11月，经批准去苏联就医，12月抵达莫斯科莫斯科皇宫医院治疗。1950年初，转移到近郊巴拉维赫疗养院，同年4月，再到达黑海疗养所疗养。5月17日，任弼时在得知朝鲜战争爆发后，与女任远芳于5月28日回国，抱病参加中共七届三中全会，请求恢复工作。10月1日，登上天安门，参加中华人民共和国国庆一周年庆典。之后他带病研究朝鲜战局，疲劳过度引起脑溢血。抢救三天后，10月27日12时36分，任弼时在北京逝世。