Восьмого апреля Малеры на корабле «SS Amerika» отправились в последнее путешествие через Атлантику. В этом нелегком пути Густава сопровождал его друг Ферруччо Бузони. Доктор медицинских наук Леонид Иванович Дворецкий пишет, что, несмотря на продолжавшееся лихорадочное состояние, композитор постоянно просил выводить его на палубу. Стефан Цвейг, также находившийся на корабле и помогавший Малеру в его прогулках, впоследствии вспоминал: «Он лежал и был бледен, как умирающий, неподвижный, веки его были прикрыты… Впервые я увидел этого пламенного человека таким слабым. Но я никогда не смогу забыть этот силуэт на фоне серой бесконечности моря и неба, бесконечную грусть и бесконечное величие этого зрелища, которое словно бы звучало подобно изысканной возвышенной музыке».
Шестнадцатого апреля судно достигло Шербура, специально для композитора причал закрыли от публики. На следующий день к пяти часам утра Малеры заселились в парижскую гостиницу «Elysee Palace Hotel». К умирающему Густаву прибыли сестра Юстина и Бруно Вальтер. Казалось, композитор стал лучше себя чувствовать. Когда его транспортировали, он даже попросил покатать его по улицам города на машине. Альма вспоминала: «Он сел в автомобиль как человек, оправившийся от болезни, а вышел из него, как человек, находившийся на пороге смерти». Повторное бактериологическое исследование повторило приговор. В клинике на западной окраине города Малеру вводили сыворотку и инъекции камфары, но это не помогло. Вальтер позднее описывал тогдашнее состояние композитора: «Борьба, измучившая плоть, ранила и его душу, его не покидало мрачное, неприязненное настроение. Когда я осторожно упомянул о его творчестве, чтобы направить его мысли на что-нибудь более утешительное, он ответил мне сначала лишь в самых пессимистичных тонах. После этого я избегал касаться серьезных вопросов и ограничился тем, что пытался немного отвлечь и рассеять его разговорами на другие темы».
Одиннадцатого мая Малера осмотрел венский специалист Франц Хвостек, который, осознавая полную безнадежность, предложил Альме отвезти мужа в Вену, где ему будет легче коротать последние дни. При этом Хвостек сообщил Густаву, что сможет его излечить, отчего у композитора появилась ложная надежда, облегчившая ему путь до любимого города. Он снова и снова говорил: «Кто позаботится о Шёнберге, когда меня не будет?»
Увы, в допенициллиновую эпоху никаких шансов на исцеление не было. Александр Флеминг выделил способное помочь Малеру лекарство из штамма гриба Pénicillium notatum лишь в 1928 году.
Следующим вечером Густава привезли в столицу: он пожелал умереть в своей любимой Вене. В Париже и на всех остановках поезда по пути к композитору толпами шли неугомонные журналисты, пытавшиеся выведать правдивые сведения о состоянии его здоровья. Еще неделю Малер находился в специально подготовленной для него палате санатория «Loew», ставшей последним его пристанищем. Специалисты печально качали головами. Он же постоянно повторял: «Моя Альмши». Прогрессировала сердечная недостаточность, интоксикация продолжала усиливаться, для снятия одышки применяли кислородные подушки, постоянно делались инъекции морфина, сознание уходило. Альма вспоминала, как Густав выкрикивал имя Моцарта и делал дирижерские движения: «Он лежал и стонал. Вокруг колен, а потом и на ногах образовался сильный отек. Применяли радий, и отек сразу исчез. Вечером его вымыли и привели в порядок постель. Два служителя подняли его нагое изможденное тело. Это было похоже на снятие с креста. Такая мысль пришла в голову всем нам. Он сильно задыхался, и ему дали кислород. Потом уремия — и конец. Вызвали Хвостека… Малер лежал с отсутствующим взглядом; одним пальцем он дирижировал на одеяле. Губы его улыбались, и он дважды сказал: “Моцарт!” Глаза его казались очень большими. Я попросила Хвостека дать ему большую дозу морфия, чтобы он ничего уже больше не чувствовал… Началась агония. Меня отправили в соседнюю комнату. Предсмертный храп слышался еще несколько часов. Вдруг около полуночи 18 мая, во время ужасного урагана, эти жуткие звуки прекратились».
Ему еще не исполнилось пятидесяти одного. Согласно последней воле композитора его сердце после смерти было проколото. Очевидно, Густава пугали мысли о летаргическом сне. 22 мая Малер был предан земле на нерелигиозном кладбище «Grinzing» в венском пригороде. Погребение состоялось рядом с дочерью в соответствии с его пожеланиями. Он оставил и другие конкретные указания, например, чтобы на похоронах о нем не было сказано ни одного слова и не прозвучал ни один музыкальный звук.