Han ble nominert fire ganger til Nobelprisen i kjemi og fire ganger til nobelprisen i fysikk, uten å få noen av dem. Birkeland bodde de siste årene av sitt liv i Egypt. I sine siste år var han mentalt ustabil; han var utslitt etter mange år med mye arbeid, lite søvn, motgang og alkoholmisbruk. Han døde i Tokyo i 1917, sannsynligvis etter en overdose med , et medikament brukt mot søvnløshet. Det er flere merkelige omstendigheter rundt hans død, og det er usikkert om han døde for egen hånd.