17 августа головные боли становятся настолько невыносимыми, что он просит Жильберту созвать консилиум, извиняясь перед ней за свою просьбу. Как и прежде, врачи не нашли ничего опасного, признав у больного «мигрень, соединенную с парами воды», отменили минеральные воды и предписали ему пить молочную сыворотку. Однако больной уже им не верит и умоляет не оставлять его ночью одного без священника. Приходского кюре Берье в это время не оказывается на месте, и поэтому вызывают одного из священников Пор-Рояля. Жильберта же готовит все необходимое для причащения брата.
К полуночи тело Блеза начинает содрогаться от страшных конвульсий, которые пугают находящихся при нем людей, поднимают на ноги весь дом и сопровождаются внезапными криками и неистовыми стонами умирающего. После прекращения конвульсий все считают Паскаля мертвым. К жалости и состраданию Жильберты и остальных присутствующих добавляется нестерпимая горечь оттого, что Блез не получил причащения, к которому так стремился все последние дни. Но богу было угодно, вспоминала Жильберта, вознаградить такое ревностное и праведное желание: словно чудом брат очнулся от конвульсий и пришел в полное ясное сознание, как будто бы оказался в совершенном здравии. В это время на пороге показывается Берье, он подходит к кровати умирающего и, протягивая ему причастие, говорит: «Вот Тот, к кому вы так стремились». Паскаль собирает последние силы и приподнимается, насколько может, чтобы с большим почтением принять святые дары. Кюре, как обычно, спрашивает умирающего об основных таинствах веры, и Блез отвечает с благоговением: «Да, месье, я верю всему этому всем своим сердцем». Когда священник освящает умирающего причастием, Паскаль произносит свои последние слова: «Да не покинет меня Бог никогда!»
Сразу же после причащения конвульсии возобновляются с еще большей силой, Паскаль теряет сознание и уже больше не приходит в себя. А через сутки, после полуночи 19 августа 1662 года, обрывается дыхание Блеза и перестает биться его сердце.
Врачи, как и подобало их званию, по-своему распорядились телом Паскаля. После смерти Блеза они вскрыли его и, по свидетельству Маргариты Перье, нашли желудок и печень увядшими, а кишки гангренозными, но не могли определить, являлось ли это причиной или следствием мучительных колик. Особое впечатление на врачей произвело отсутствие на черепе Паскаля швов, кроме «стрелочного», «что, вероятно, являлось причиной сильных головных болей, которым он был подвержен в течение своей жизни», и необычайная величина мозга, вещество которого оказалось удивительно плотным и твердым. «Но как самое важное, чему, собственно, приписали смерть и предшествовавшее ей ухудшение здоровья, было отмечено, что на внутренней стороне черепа, против мозговых желудочков, имелось два глубоких следа, словно отпечатки пальцев на воске, наполненных свернувшейся и испорченной кровью, от которой началось гангренозное воспаление мозговой оболочки».