1958年（昭和33年）、中学時代から愛読していた里見に小津が相談を持ちかけた結果として、同時並行で原作小説とシナリオを書き進める形で『彼岸花』が作られた。同作品は小津初のカラー作品である。この年、ロンドン国立映画劇場で日本映画特集が行われ、10月には『東京物語』が英国サザーランド賞を受賞。『彼岸花』で3度目の芸術祭文部大臣賞、さらにこれらの功績により紫綬褒章を受章。1959年（昭和34年）3月、映画人として初めて日本芸術院賞を受賞。同年、戦前の『浮草物語』のセルフリメイクである『浮草』を大映で製作した。1960年（昭和35年）には『彼岸花』と同じ方式で里見とコンビを組んで『秋日和』を完成。同年、芸術選奨文部大臣賞を野田とともに受賞。1961年（昭和36年）には東宝で『小早川家の秋』を撮るも、1962年（昭和37年）2月、最愛の母あさゑが世を去った。11月、芸術院会員に映画監督としてただ一人選出。同じ月に公開された『秋刀魚の味』が最後の作品となった。（小津と野田が次回作として準備していた『大根と人参』は渋谷実監督の手によって映画化され、『小津安二郎記念作品』と銘打って1965年（昭和40年）に公開されている。）1963年（昭和38年）里見と共にNHKのドラマシナリオ『青春放課後』を初めてテレビ用に書き下ろしたが、その後体調に異変を感じ、同年4月にがんセンターで手術を受けた。その後、コバルトとラジウムの針を首筋の患部に刺した。退院前に背広を2着作ることにし、洋服屋に採寸させたが、翌日「秋になったら、またどんなスタイルが流行るかわからんしな」といって取り消した。いったん退院するが10月に東京医科歯科大学医学部附属病院に再入院。11月4日に佐田啓二が娘の貴恵子を連れて見舞うと、貴恵子と二人で「スーダラ節」を歌った。11月9日に吉田喜重が婚約したばかりの岡田茉莉子を連れて挨拶に来た際、岡田に「お嬢さんには、親子二代、世話になった」といい、吉田に対しては「映画はドラマだ、アクシデントではない」と二度繰り返した。自身の還暦の日である12月12日、午後12時40分に死去した。60歳没、生涯独身だった。その夜、北鎌倉の自宅に遺体が帰り、喪服姿の原節子と杉村春子は玄関の三和土に立ち尽くしたまま号泣した。12月16日、葬儀が築地本願寺で開かれ、里見は「君は綺麗なもの、間違のないことしか相手にしなかった。ねつい仕事ぶりで、自身納得がゆくまで押しまくった。／ばばあ【前年亡くした母親】は俺が飼育してゐるのだ、などと、始終ばばあ呼ばはりをしながら、こよなく母上を愛した」から始まる弔辞を朗読した。その中、「小津にはいろいろ貸しがある。香典は本社におさめるように」という城戸の言葉を伝えにきた松竹の経理部長に対し、葬儀を仕切った若手監督井上和男は怒鳴りつけ、年明けに松竹を解雇された。墓は北鎌倉の円覚寺にあり、墓碑にはただ一字「無」と彫られている。戦後の小津作品の中心を担った原節子は、小津の死以後、2015年に亡くなるまで一切の公の場から姿を消した。佐田啓二は翌年、自動車事故で亡くなった。死後勲四等旭日小綬章を追贈された。
開会式のアトラクションは3時間以上に及んだが、そのうち「美しいオリンピック」を題材にした演出は後半一時間ほどであり、その大半は中国の悠久の歴史とその中で育まれた、「特色ある文化」と「人類史に残る発明」を紹介するアトラクションが豪華絢爛に展開された。まず、張芸謀監督は中国の数ある発明のうち「紙」に着目し、これを聖火点灯を含む開会式の軸とした。まず会場のスクリーンに紙漉きと筆作りの様子の映像を流した後に、競技場に古琴の演奏家と巨大な紙の巻物（実際はLED）が登場。それが開くと、黒衣のダンサーが華麗に踊りながら紙の上に袖を筆にして「山水江山図」と題する山水画を描いた。その後孔子の門弟に扮した3000人が現れ竹簡を「冊」にした巻物を広げ「四海之内皆兄弟也」と論語の一節を朗誦し再び全世界の人々の来訪を寿いだ。彼らが去ると、山水画は巻物から引き下がり、巻物があった床が開くと活版印刷の巨大活字群が登場した。活字一文字一文字の中に人が入って上下することで版面は海面のように波うち、その左右に金文、小篆、楷書で「和」の字が表示された。さらに活字群によって万里の長城が築かれると桃の花が開花し、オリンピック精神である「平和」をアピールした。そして最後に活字の上面に相当する部分が開き、活字群を動かしていた人々が顔を出すことによって、機械等で活字群を動かしていたのではなく人力であることを強調した。続いて京劇の孫悟空に扮した多数に囲まれて豪華な舞台が登場し、舞台上では操り人形による京劇が演じられたほか、担ぎあげられた山水画の上で絹の伝統衣装をまとった女性が優雅な舞を見せた。この「絹」の登場から「シルクロード」の東西交流を紹介するアトラクションが始まり、巻物のLEDのスクリーンには唐三彩や莫高窟の映像が映し出された後、巨大なオールを持った青年たちが登場した。彼らがオールを立てると、そこには中国のジャンク船のイラストが現れ「海のシルクロード」の紹介へと移った。巻物には青い海と青絵付けの陶磁器（英語で陶磁器はchina）と茶（teaは福建方言。chaは北方方言）の文字が映し出された。そのあと巻物には当時の世界地図が映し出され、一人のひげのない男が登場し、おもむろに高々と羅針盤を掲げた。このような絢爛たる歴史絵巻が演じられたあと、絵巻の上で崑曲（ユネスコの無形文化遺産）の役者によって唐、宋、元、明、清の各時代の名作のさわりが演じられた。このあと現代に題材は移り、中国のピアニスト郎朗と少女によって白いピアノが連弾されると、会場上空に少女によって凧が飛ばされ、それを動機に「緑のオリンピック（環境五輪）」へとテーマは移った。「天を円。地を方形」と考え「柔よく剛を制す」の理論による自然崇拝の精神のある太極拳の演武が行われると同時に、李白の詩の一節「飛流直下三千尺、疑是銀河落九天（飛流直下すること三千尺、疑うらくは銀河が九天に落つるかと）」が競技場のスクリーンに映された。アトラクションの最後は、会場地下から地球を表した巨大な球体の造形物が出現、青と緑の地球の様子を映したのち赤く輝いた。ワイヤーで吊られたスタントマンたちがその表面を歩いてみせた。さらに競技場を囲むスクリーンには世界中の子供たちの笑顔が映し出されたほか、世界中から集めた子供たちの笑顔の写真（笑顔の写真の多くはMerry Projectが提供） がプリントされた2008本の傘が開かれた。球体の上部の特設舞台で、急遽代役として出演した劉歓とサラ・ブライトマンが北京オリンピック公式テーマ曲「我和你 (You and me)」をデュエットで歌い、アトラクションは締めくくられた。