वाजपेयी का इलाज दिल्ली के एम्स में चल रहा था और 16 अगस्त को शाम 5 बजकर 5 मिनट पर उन्होंने अंतिम सांस ली। 17 अगस्त को स्मृति स्थल तक उनकी शव यात्रा में अपार जनमूह यह बता रही थी कि वाजपेयी देश के कितने लोकप्रिय नेता रहे। भाजपा के सभी शीर्ष नेता शव यात्रा में शामिल हुए। सबसे बड़ी बात यह रही कि प्रधानमंत्री नरेंद्र मोदी शव यात्रा के साथ पैदल चलते रहे। उनके साथ भाजपा के राष्ट्रीय अध्यक्ष अमित शाह भी थे। मोदी ने वाजपेयी के निधन पर कहा था कि ऐसा लग रहा है जैसे उनके सिर से पिता का साया उठ गया हो।