«После двух претерпенных болезней в январе и феврале, я до сих пор не выхожу из инвалидного состояния: очень истощены силы и поправляются медленно. Едва кое-как, с перерывами, дочитал лекции, и почти безвыходно сижу дома. Не знаю, поправлюсь ли к апрелю (месяц экзаменов!)».
В апреле 1896 года ему становится так плохо, что только невероятным усилием воли он заставляет себя приступить к экзаменам. Но силы его иссякают, и он ложится в постель, прервав экзамены. Друзья навещают его. Он делится с ними планами на будущее. «Скорей бы поправиться, я уеду в Киев», — говорит он своим товарищам.
Мысль уйти из университета, в котором прошла вся его научная жизнь, все настойчивее возвращается к нему. В Киеве он рассчитывает продолжать писать курс опытной физики. Там он рассчитывает встретить сочувствующую ему среду. Правда, в Киеве теперь уже нет Авенариуса. Но там остались его ученики. Он, Столетов, тоже принимал участие в их воспитании. Они приезжали к нему в физическую лабораторию. И вот теперь, на склоне лет, он думает уехать к ним в Киев. Столетов говорит своему другу Тимирязеву о совершенно определившемся решении уйти в отставку, уйти из среды, омрачившей его жизнь. У него уже нет сил выносить травлю. «Бывали у меня неприятности и похуже, — говорил он Тимирязеву, — да и силы были не те».
«Нет, не придется мне строить физический институт», — сказал как-то Столетов Соколову. Это предчувствие его не обмануло.
В середине апреля состояние здоровья ученого как будто бы улучшилось. Столетов стал строить планы уехать в мае в Крым. 16 апреля к нему пришел прощаться уезжавший на курорт Соколов. Друзья нежно простились, надеясь встретиться через некоторое время на курорте.
7 мая Столетов почувствовал себя настолько хорошо, что стал укладывать чемоданы, рассчитывая на следующий день выехать. Но в этот же день у Александра Григорьевича начались сильные боли в спине. К вечеру они настолько обострились, что он вынужден был лечь в постель.
Почувствовав приближение смерти, Столетов потребовал перо и бумагу и стал писать завещание. Свою богатейшую библиотеку Столетов завещал университету, в котором прошла вся его сознательная жизнь. Огромный шкаф с книгами Столетова и по сей день стоит в библиотеке физического института Московского университета, которой ныне присвоено имя Столетова. В своем завещании ученый просил похоронить его на родине, во Владимире.
На следующий день у Столетова обнаружилась инфлюенца, сопровождавшаяся воспалением легких и ослаблением сердечной деятельности. Александру Григорьевичу становилось все хуже.
13 мая к Александру Григорьевичу пришел любимый его сотрудник и ученик Петр Николаевич Лебедев. Несмотря на болезнь, Столетов поддерживает оживленный разговор. Живо интересуется наукой.
«Он заставил меня рассказывать, — вспоминал Лебедев, — о моих занятиях за последний день и навел разговор на свою любимую тему о газовых разрядах… Прощаясь со мной, он слабо пожал мне руку и чуть слышно добавил: «Советую заняться этими вопросами, они очень интересны и важны».
Эти слова Столетова, слова человека, который был основоположником новой области физики, стали как бы заветом для грядущих исследователей.
14 мая в состоянии здоровья Столетова наступило некоторое улучшение. Воспаление легких стало проходить, боли в спине уменьшились. В этот день Столетов смог даже написать письмо профессору Зилову. Но улучшение было только временным. Организм был настолько истощен, что жизнь стала медленно угасать.
В ночь с 14 на 15 мая в Москве было шумно. По улицам бродили толпы народа. Горели разноцветные огни иллюминации. В окна столетовской квартиры доносились говор, пение, пьяные крики. Коронационные торжества были в полном разгаре. На престол вступал новый русский император — кровавый Николай II. А в этот час «в стенах университета, — писал К. А. Тимирязев, — угасала жизнь одного из преданнейших и незаменимых его деятелей — профессора А. Г. Столетова». В час ночи жизнь угасла.
Умер Столетов так незаметно, что находившиеся рядом с ним родственники сначала приняли смерть за легкий сон.
Смерть Столетова была большим горем для всех передовых русских людей. К. А. Тимирязев в своем некрологе на смерть друга писал:
«Вся эта жизнь была бескорыстным служением русской науке и университету — для того, чтобы в результате привести к ряду горьких разочарований. «В сентябре меня уже не будет в университете» — были последние, как бы прощальные слова, которые я слышал от него за несколько дней до его неожиданной смерти, как громом поразившей не только его друзей, но и всех, кто в состоянии был оценить значение его университетской деятельности. Ни он, ни я не подозревали, конечно, в эту минуту, что не через несколько месяцев, а через несколько дней его уже не будет не только в университете, но и в живых — как будто ему уже не достало сил привести в исполнение свое намерение, как будто ему легче было расстаться с жизнью, чем с этим университетом, на который была растрачена вся его жизненная энергия…»