Tidlig i 1274 beordret paven Thomas å delta på det andre møtet i Lyon, og den da sykelige Thomas påbegynte reisen. På veien stoppet han over i et slott eid av en niese, og der ble han alvorlig syk. Han ønsket å ende sine dager i et kloster, men var ute av stand til å nå et av sin ordens klostre. Derfor ble han ført til en annen ordens kloster, Fossanuova, en mil fra Sonnino, og her døde han den 7. mars samme år. Munkene i Fossanuova var så redde for å gå glipp av den kostelige relikvien at de bokstavelig talt syltet ned den døde: Hodet hans ble løsnet fra kroppen, kokt og preparert.