Allerede før krigen hadde Mowinckel slitt med helsen, og tilstanden hadde bare forverret seg i Stockholm. På tross av sykdommen reiste Mowinckel til Little Norway i Canada i 1943, men kort tid etterpå ble han alvorlig syk. Etter et sykehusopphold døde Mowinckel i New York den 1. oktober, 73 år gammel.