लगातार युद्ध और सैन्य अभियानों के कारण बाजीराव का शरीर थक गया था। रावेरखेड़ी में डेरा डालने के दौरान उन्हें भयंकर बुखार हो गया और 28 अप्रैल 1940 को उनकी मृत्यु हो गई।