Bormann oppholdt seg som vanlig i Førerbunkeren under slaget om Berlin. 29. april 1945 undertegnet han som vitne Hitlers politiske testamente sammen med Joseph Goebbels, Hans Krebs og Wilhelm Burgdorf. Hitler bestemte rett før sitt selvmord 30. april 1945 at Bormann skulle etterfølge ham som partisjef. 1. mai 1945 gjorde han et desperat, men forgjeves forsøk på å flykte fra Berlin sammen med en gruppe medarbeidere fra Førerbunkeren. De tok sikte på å nå frem til Karl Dönitz, som skulle etablere Tysklands nye regjering i Flensburg. En av de få i gruppen som slapp unna, Artur Axmann, påstod å ha sett Bormann falle under skuddsalvene som kom da de støtte på sovjetiske soldater i Berlin.