2001年9月28日，张学良因肺炎住进史特劳比医院，被送进加护病房后，就感到呼吸困难，病情不断恶化，经家属同意，院方不得不在肺部插上呼吸器协助呼吸，但仍未见好转。
由于插管痛苦，加之张学良亦曾交代过不要如此做，院方应家属要求，于10月11日上午拔除了他的维生系统，殊料，此后一段时间，他竟能自己呼吸，意识亦相当清醒。
10月12日，张学良血压降低，呼吸缓慢到一分钟只有六次，为免除他的痛苦，家属同意关掉他的心律调节器，只用吗啡点滴为老将军止痛。
然而，令人惊奇的是，张学良却再次展现出了强韧的生命力，在只有胃管的灌食下，心脏一度恢复了有力的跳动，让医生惊讶不已。
不过，毕竟是百岁的老人了，在与死神进行了数日搏斗之后，张学良的呼吸日渐沉重。
夏威夷时间2001年10月14日晚8时50分，在檀香山史特劳比医院，在儿子、女儿和三个孙子的哀伤低泣中，这位传奇的世纪老人，终于走完了他风云际会、悲壮绚丽的人生之路，平静谢世。
张学良将军病逝檀香山的消息传出后，世人深感哀痛，两岸同声悼念。
北京方面，江泽民发出唁电，全文如下：张学良先生亲属：惊悉张学良先生逝世，十分悲痛。
我谨代表中国共产党和中国人民表示深切哀悼。
张学良先生是伟大的爱国者。
六十五年前，在民族危亡的紧急关头，张学良将军和杨虎城将军以爱国的赤诚之心，秉持抗日救亡的民族大义，毅然发动西安事变，联共抗日，为结束十年内战、促成第二次国共合作、实行全民族抗战作出了历史性的贡献，堪称中华民族的千古功臣。
此后，张学良先生虽长期遭受不公正待遇，却始终淡泊荣利，晚年仍心系海峡两岸和平统一大业，企盼民族振兴和国家强盛。
张学良先生的卓越功勋和爱国风范，彪炳青史，为世人景仰。
中国共产党和中国人民永远怀念张学良先生。
张学良先生千古！中国共产党中央委员会总书记中华人民共和国主席江泽民二00一年十月十五日台北方面，陈水扁发出唁电，全文如下：张汉卿先生家属礼鉴：惊悉汉卿先生捐馆，曷胜震悼，谨电致唁，敬祈节哀。
陈水扁中华民国九十年十月十五日台外交部长田弘茂于10月22日抵达夏威夷，代表陈水扁总统颁发褒扬令给少帅张学良的遗属，表彰张学良对中华民国政府的忠心，同时肯定他在中国历史上的重要地位。
褒扬令全文如下：东北耆宿张学良，早预戎行，勇略聿昭，英隽秀发，蜚声于时。
民国十七年，临危受命，主政东北。
怀民族大义，秉爱国志节，勇拒日人威逼利诱，毅然宣布易帜，拥护中央，促成统一奠定。
训政时期，建设根基，旋于中原大战期间，通电支持国民政府，调停各方，止息战祸，厥功至伟。
终其生平，爱国情殷，慷慨贞固，淡泊恬静，寿登期颐。
惊闻殂谢，悼惜良深，应予明令褒扬，以示政府笃念耆贤之至意。
总统陈水扁行政院长张俊雄中华民国九十年十月十九日国民党文化传播委员会发言人周守训说：国民党对于张学良将军的去世感到很遗憾，姑勿论其历史功过，张学良是中华民国的资产。
张学良这位历史人物如今走入历史，国民党希望过去的恩怨也能随之走入历史，至于其历史功过，则留待世人去评价吧。
10月20日，张学良将军的亲属在北美洲《世界日报》上刊登了讣闻：女闾瑛男闾琳侍奉无状祸延显考张公汉卿将军讳学良府君恸于二00一年十月十四日下午八时五十分奉主宠召，寿终正寝于夏威夷史特劳比（STRAUB）医院，距一九0一年六月一日生得年百有一岁，积闰享寿百有五龄，闾瑛等随侍在在侧，遵礼成服。
谨择于十月廿三日上午十时移灵波扶域殡仪馆（BbrthwickMortuary，Honolulu）大殓，并举行追思礼拜与公祭，旋即发引殡葬于神殿谷纪念陵园墓地（ValleyoftheTemples，MemorialParkCemetery）安息。
叨世乡戚在学族寅闻谊哀此讣未亡人 于凤至 赵一荻哀孤女 闾瑛 婿 陶鹏飞哀孤子 闾珣 闾玗 闾琳 媳 陈淑贞夏威夷时间10月23日上午十时，张学良将军的亲属、生前友好及中外各界人士聚集在檀香山市博思威克殡仪馆附设的礼拜堂内，为张学良举行隆重的葬礼。
礼拜堂外摆满了各界人士敬赠的花圈。
治丧委员会把两岸领导人的花圈分别安置在棺木两旁：来自北京的花圈由左方排起，依次是江泽民、李瑞环等人；来自台湾的花圈则由棺木右方排起，依次为蒋夫人宋美龄、蒋方良女士、陈水扁、吕秀莲等人。
宋美龄赠送的花圈是一个由白花编织而成的十字架，象征着基督徒获得永生之意。
葬礼由周联华牧师主持。
上午九点开始家祭，张学良的亲属先举行了亲人告别式，十点开放各界宾客进入礼拜堂瞻仰少帅遗容。
由于行礼的人士众多，一直到十点五十分才封棺，然后进行丧礼仪式。
周联华随即证道，他从宗教观点来评述张学良的一生。
他最后说：西安事变之后，张先生受到软禁，使得他的志业画上句点，从个人的发展来看是不幸的；但他为国家为历史尽了一己之力后，从此远离所有的政治纷扰而安享天年，这又可以说是他的幸了。
代表宋美龄前来致悼的台湾妇联总会秘书长辜严倬云女士说：我与张学良夫妇是在六十年代相识的，当时张学良每周日到台北的凯歌堂做礼拜。
如果不谈张学良年轻时的历史，我会认为他是一位学者。
葬礼之后，张学良遗体旋即移往檀岛北方神殿谷纪念公园中的中国海景墓地，与赵一荻女士合葬在一起。
与此同时，北京也隆重举行了张学良先生悼念会，追念这位中华民族的千古功臣，悼念会以民族英雄的名义高规格举行。
在张学良将军的故乡，10月17日，辽宁省各界在张学良旧居陈列馆（即大帅府）隆重举行追悼大会，十七个单位的代表上前人与会，中共辽宁省委书记闻世震、省政协主席等参加了追悼大会。
在张学良一手创建的东北大学礼堂，师生们精心设置了张学良的灵堂，供各界人士前来祭拜凭吊。
10月18日上午，在张学良的老家辽宁省大洼县东风镇马家村的张氏墓园中，举行了大洼县乡亲沉痛哀悼张学良将军追悼会。
会上，张学良的亲堂侄孙张志军代表老家的各位张学良亲属族人表示，切盼张学良能忠骨还乡。
现在的张氏墓园里，安葬着张学良的高祖张永贵、曾祖张发、祖父张有财和二伯父张作孚等直系族人。
张学良生前得知家乡社会各界修缮张氏祖墓时，欣然题写了张氏墓园，托人带回家乡。
现在，这四个字已经勒石为碑，矗立在墓园前面。