רצח ג'יימס גרפילד
הטיפול בגרפילד ומותו

הנשיא גרפילד נלקח לקומה העליונה של תחנת הרכבת כשהוא בהכרה אך בהלם. אחד משני הקליעים שנורו נותר בגופו, אך לא עלה בידם של הרופאים למצוא אותו. מזכיר המלחמה רוברט לינקולן היה נסער. האירוע החזירו במחשבותיו לרצח של אברהם לינקולן. הוא אמר: "כמה שעות של יגון עברו עלי בעיר הזאת". מתחנת הרכבת הועבר גרפילד לבית הלבן ונאמר לו בתחילה על ידי הרופאים שהוא לא ישרוד עד תום הלילה. עם זאת, הוא נשאר בהכרה. בבוקר המחרת, השתפרו מדדי החיים שלו והרופאים החלו להיות יותר אופטימיים. מעקב רצוף אחר מצבו של הנשיא החל והרופאים החלו לפרסם פרסומים שוטפים על מצב בריאותו של הנשיא שהציבור עקב אחריהם במהלך כל הקיץ של 1881. מצבו של גרפילד היה בלתי יציב. חומו עלה וירד, היה עליו להתאמץ כדי לעכל מזון מוצק ורוב הקיץ הוא ניזון רק ממזון נוזלי.
מהנדסים של צי ארצות הברית בנו גרסה מוקדמת של מערכת מיזוג אוויר בניסיון להקל על הנשיא מהחום של הקיץ הוושינגטוני. מאווררים נשבו אוויר דרך תיבת גדולה של קרח אל חדר המשכב של הנשיא ופעולתו של מתקן זה הצליחה להוריד את הטמפרטורה ל-20 מעלות צלזיוס. הרופאים המשיכו לבדוק את פצעיו של הנשיא עם אצבעות ומכשירים שלא עברו חיטוי בניסיונם לאתר את הקליע ואלכסנדר גרהם בל בנה גלאי מתכות במיוחד למטרה זו. משימה זו לא הוכתרה בהצלחה, בין השאר בשל העובדה שמסגרת המתכת של מיטתו של הנשיא גרמה לכשל בפעולת המכשיר והן בשל העובדה שמי שמינה עצמו כרופאו הראשי של הנשיא, וילארד בליס, אישר לבל לעשות במתקן שימוש אך ורק בצדו הימני של הנשיא, זאת מתוך התעקשות של בליס שזהו הצד בו חבוי הקליע. הבדיקות שביצע בל בהמשך הביאו אותו למסקנה שגלאי המתכות היה תקין ושהוא היה מאתר את הקליע אם היו מתירים לו לבצע את הבדיקות בצדו השמאלי של גרפילד.
ב-29 ביולי קיים הנשיא גרפילד את ישיבת הקבינט היחידה בתקופת פציעתו. חברי הקבינט קיבלו הוראות חד משמעיות מהרופאים לא לדון עם הנשיא בנושאים שהיו עלולים להרגיזו. תוך מספר שבועות החמיר מצבו של הנשיא, דבר שגרם להיחלשות ליבו. הוא נותר מרותק למיטתו בבית הלבן כשחומו עולה והוא סובל מכאבים עזים. משקלו ירד מ-90 ק"ג ל-61 ק"ג וחוסר יכולתו לעכל מזון מוצק החמיר את מצבו עוד יותר. נעשו ניסיונות להחדיר מזון לגופו באמצעות חוקן, שכן הוא לא היה מסוגל לעכל מזון כלל. אלחי דם וזיהומים פשו בגופו של הנשיא ולזמן מה הוא סבל מהזיות. עם התפשטות הזיהומים פשו בגופו של הנשיא מורסות מוגלתיות.
ב-6 בספטמבר נלקח הנשיא גרפילד ברכבת לאזור החוף של ניו ג'רזי כמפלט מהחום בוושינגטון, זאת מתוך תקווה שאוויר צח ושלווה יסייעו להחלמתו. הוא הושכב במיטה ליד החלון שממנו נשקף חוף האוקיינוס. בשלב זה פשו בגופו זיהומים נוספים והוא סבל מתעוקת לב. ג'יימס גרפילד מת כתוצאה ממפרצת בעורק הטחול, ומדלקת ריאות בשעה 22:35 ביום שני, 19 בספטמבר 1881 באלברון, ניו ג'רזי, חודשיים לפני יום הולדתו החמישים. במהלך 79 הימים שבין ההתנקשות בחייו לבין מותו, הייתה פעולתו הרשמית היחידה של הנשיא גרפילד חתימה על בקשת הסגרה של זייפן שנמלט ונתפס לאחר שעבר לקנדה.
כיום מאמינים רוב ההיסטוריונים ומומחי הרפואה שהנשיא גרפילד היה ככל הנראה שורד את פציעתו אם הרופאים היו מיומנים יותר. עם זאת רוב הרופאים האמריקאים בני התקופה לא האמינו בחשיבות נקיטת אמצעים למניעת אלחי דם או בצורך למנוע זיהומים. חלק מהם דחפו את אצבעותיהם הבלתי מחוטאות אל פצעו של הנשיא בניסיונות לאתר את הקליע ואחד הרופאים אף גרם לנקב בכבד של גרפילד תוך כדי ביצוע פעולה זו. בנוסף, בליס החליף את רופאו האישי של גרפילד, ג'דדיה הייד בקסטר. בליס והרופאים האחרים בצוות הטיפול בגרפילד ניחשו ניחוש מוטעה בנוגע לנתיב חדירת הקליע לגופו. הם שיערו שכיוון החדירה אל תוך גבו היה מימין ולא משמאל, כשלו בניסיונות האיתור של הקליע ויצרו נתיב חדש שהתמלא במוגלה. בנתיחה שלאחר המוות התגלו טעויות אלו ועלה כי הנשיא סבל מדלקת ריאות בשתי ריאותיו ושגופו היה מוצף במוגלה עקב אלחי דם שיצאו משליטה.
בליל פטירתו של גרפילד היה צ'סטר ארתור בביתו בניו יורק כאשר הגיעה ההודעה על פטירתו של הנשיא גרפילד. בתגובה הוא אמר: "אני מקווה, אלי, אני באמת מקווה שזו טעות", אך עד מהרה הגיעה האישור הרשמי לכך במברק. ארתור הושבע לתפקידו מוקדם בבוקרו של ה-20 בספטמבר על ידי השופט העליון של מדינת ניו יורק, ג'ון ר. בריידי. לאחר מכן הוא נסע ללונג ברנץ' כדי להביע את תנחומיו לגברת גרפילד ומשם המשיך בדרכו לוושינגטון.
גופתו של הנשיא ג'יימס גרפילד נלקחה לוושינגטון, שם הוצב ארונו למשך יומיים ברוטונדה של הקפיטול, לפני שהועבר לקליבלנד, אוהיו, שם הוא נטמן ב-26 בספטמבר 1881 בקבר ג'יימס גרפילד שנבנה לזכרו, ובו נטמנו גם רעייתו, בתו וחתנו.