1 марта развилось острое нарушение мозгового кровообращения в связи с тромбоэмболией, которое привело к смерти 8 марта.
Патологоанатомическим исследованием установлены обширные необратимые очаговые поражения в головном мозге.
С 13 до 18 часов шел непрерывный людской поток, шли его коллеги, друзья, военачальники, слушатели военных академий, представители воинских частей, заводов и КБ — все те, кто вместе с ним создавал надежный щит от возможных средств воздушного нападения.
Учитывая огромные заслуги в деле защиты Москвы и страны от средств воздушного нападения, А. А. Расплетину были отданы высшие воинские почести.
12 марта 1967 года газета «Правда» в заметке «Похороны академика А. А. Расплетина» писала:
Деятели науки и культуры, трудящиеся Москвы 11 марта простились с крупнейшим советским ученым, коммунистом, Героем Социалистического Труда, лауреатом Ленинской и Государственной премий академиком Александром Андреевичем Расплетиным. Внезапная смерть оборвала яркую жизнь большого труженика, выдающегося ученого, талантливого конструктора в области радиотехники и электроники.
Краснознаменный зал Центрального Дома Советской Армии в траурном убранстве. У гроба покойного многочисленные венки от партийных, государственных, научных, общественных организаций, учебных учреждений. 9 часов 50 минут утра. Под звуки траурного марша гроб выносят из зала. Похоронная процессия направляется на Новодевичье кладбище.
Некрологи о смерти А. А. Расплетина были опубликованы также в журналах «Вестник АН СССР» (1967. № 4), журнале «Вестник ПВО страны» (1967. № 4).
Первое предложение о месте захоронения А. А. Расплетина поступило от Д. Ф. Устинова. Он позвонил Нине Федоровне и сказал, что хоронить Александра Андреевича «мы будем на Красной площади». Реакция Нины Федоровны была отрицательной: она заявила, что хочет, чтобы Александр Андреевич покоился в земле и чтобы она могла приходить к нему в любое время. Дмитрий Федорович настаивать не стал. Тогда и было принято решение похоронить его на Новодевичьем кладбище. Был выбран участок недалеко от площадки прощания (третий ряд слева, вторая могила от центральной аллеи). Участок выбирал зампредседателя ВПК Л. И. Горшков.
На Новодевичьем кладбище состоялся траурный митинг, на котором присутствовали Л. Н. Смирнов, М. В. Келдыш, Н. А. Богданов, И. Д. Сербин, Д. А. Борисов, С. М. Смиртюков, ученые, партийные и советские работники, общественные деятели, представители трудящихся столицы, друзья и родственники Александра Андреевича Расплетина.
Митинг открыл заместитель председателя Совета министров СССР Л. В. Смирнов, отметивший, что Александр Андреевич Расплетин — талантливый инженер и замечательный организатор, прошел славный путь от рабочего до академика.