1829年、自分が乳がんを患っていることを知った。病気であるにも関わらず、研究を続けた。1831年にクレレ誌で、弾性体表面の曲率についての論文を発表し、 における y と zを見つけたことについて書いた。メアリー・グレイはこのように記録している「彼女はまた Annales de chimie et de physique に弾性固体のつり合いと運動についての法則の発見につながった原理の調査について書いている」。1831年6月27日、サヴォア通り13にある家で亡くなった。その知的業績にも関わらず、死亡診断書には"mathématicienne."(数学者)ではなく、"rentière – annuitant" (財産保有者)と書かれていた。しかし、彼女の研究が誰からも評価されていないわけではなかった。死後6年後の1837年、ゲッティンゲン大学で名誉学位の問題が浮上したとき、ガウスは「ジェルマンは女性であっても最も厳格で抽象的な自然科学の世界で価値あるものを達成することができることを世界に証明した。よって名誉学位を与えるに値する人物であることは間違いない」と悲嘆している。
数学に加え、哲学、心理学の研究も行った。彼女は事実を分類し、それらをその時代にちょうど現れた学問である心理学や社会学を構成する法則に一般化したいと考えていた。彼女の哲学はオーギュスト・コントにより非常に賞賛された。彼女の哲学の研究である Pensées diverses と Considérations générales sur l'état des sciences et des lettres, aux différentes époques de leur culture はともに死後発表された。これは哲学研究の原稿を集め、発表した甥のヘルベートの努力の一部おかげでもある。Pensées は注釈付きの科学と数学の歴史について書いている。コントにより賞賛された Considérations では、自然科学と人文科学の間に違いはないと主張している。
ジェルマンの最も優れた研究は数論の分野においてであり、数論において最も多大な貢献はフェルマーの最終定理を扱ったことである。弾性に関するコンテストの後の1815年、アカデミーはフェルマーの最終定理の証明に関する賞を提案した。この出来事により数論に対する興味が再び呼び起こされ、ガウスに10年ぶりに手紙を書いた。この手紙の中で、数論の方が好みの分野であり、弾性について研究しているときはいつでもこのことが頭の中にあったと書いている。特殊な場合の証明を含む、フェルマーの最終定理の一般的な証明に向けての戦略の概要を説明した。ジェルマンのガウスへの手紙の中には証明へ向けての具体的な進展が含まれていた。ガウスに対して定理へのアプローチが追究する価値があるか尋ねているが、ガウスは返答しなかった。
1821年、自費で賞を受賞したものについての論文を出版した。その理由は主にポアソンの研究に反対する自身の研究を発表したいためであった。その論文において、自身の手法についてのいくつかの誤りを指摘している。1826年に1821年に書いた論文を修正したものをアカデミーに提出した。アンドレア・デル・センチナによると、この修正には「簡略化した仮定を導入すること」により、自身の研究を明確化する意図が含まれていた。このことはアカデミーを微妙な状況へとさせた。なぜなら、その論文を「不十分で些末なもの」と感じていたものの、「彼女の研究を単に否定するという男性と同じ対応をすることで、彼女をプロの同僚として扱いたくはない」というのも感じていた。よって彼女の研究を評価するよう指名されたオーギュスタン＝ルイ・コーシーは彼女に発表するように勧め、彼女はそれに従った。もう1つの弾性体に関する研究は死後の1831年に発表された"Mémoire sur la courbure des surfaces"である。その研究では平均曲率を用いている。
ガウスとの文通が終わったころ、パリ科学アカデミーが主催したエルンスト・クラドニの金属板の振動実験に関するコンテストに興味を持った。アカデミーが述べたこのコンテストの目的は、「弾性体表面の振動に数学的理論を与え、実験的な結果と理論を比較すること」にあった。この問題の解決には解析学の新たな分野が必要であるというラグランジュの発言は人々を思いとどまらせた。ポアソンとジェルマンの2人を除いて。その後ポアソンはアカデミーに選出され、審査員となってしまったため、コンテストの参加者はジェルマンだけになってしまった。1809年、研究を開始した。ルジャンドルは彼女に方程式、資料、最新の研究を与え援助した。1811年の秋初頭に論文を提出したが、賞は受賞できなかった。審査委員会は「実験は独創的な結果を示している」が「運動の真の方程式は確立されていない」とした。ラグランジュはジェルマンの研究を用いることで、「特別な仮定の下で正しい」方程式を導くことができた。
7月3日、ペンバートンは、ドネルソン砦の戦いの時のようにまず無条件降伏を要求したグラントにメモを送った。しかしグラントは考え直して、北軍の捕虜キャンプで3万人の飢えた南軍を養いたいとは思わず、全ての捕虜の釈放を提案した。南軍の弱りきった状態、意気消沈し飢えていることを考えると彼らが再び戦おうとするとは想定できなかった。グラントは彼らが南軍の他の地域に敗北の烙印を抱えて帰るものと期待した。いずれにしても、それだけ大勢の軍勢を北へ送るとすれば、それに北軍は捉われっぱなしになり、何ヶ月も掛かったことであろう。降伏はある古いオークの木のそばで正式なものとなり、「その出来事で歴史になった」。グラントの「個人的自叙伝」で、彼はこの不運な木の運命を次のように語っている木の断片が記念品として持ち去られ、その幹、根、枝の最後の痕跡が消え去るまではあっという間だった。それ以来、同じ木が、聖十字架と同じくらいに幾束もの薪を記念品として提供している。降伏は7月4日の独立記念日に最終的な形になり、その日であればペンバートンはアメリカ合衆国からより同情的な条件を持ってくると期待した。ビックスバーグ方面作戦はまだ幾つか小さな戦闘が続いたが、この要塞都市が陥落し、続いてポートハドソンが7月9日に陥落するとミシシッピ川は北軍がしっかりと掴むことになり、南軍は2つに分割された。リンカーン大統領は「水路の父は怒らずに海に流れる」という有名な宣言を行った。ビックスバーグの戦闘と包囲戦による北軍の損失は4,835名となり、南軍は32,967名（29,495名は降伏）となった。3月29日からの方面作戦全体では、北軍が10,142名、南軍は9,091名が戦死および負傷となった。ペンバートンはその降伏した兵士に加え、グラントに172門の大砲と5万挺のライフル銃を渡した。