Po tym jak zgłosiła widzenia wysokiej kobiety w czerni, która nagle znikała, oraz na podstawie obserwacji nauczyciela, że „nie jest sobą”, matka zabrała ją do lekarza. W rezultacie zaledwie dwa tygodnie przed śmiercią zdiagnozowano u niej ostrą białaczkę limfoblastyczną i hospitalizowano w szpitalu Our Lady of Lourdes w Lafayette w Luizjanie. Na prośbę rodziny kapelan szpitala Joseph Brennan, nowo wyświęcony ksiądz katolicki, poinformował ją o jej stanie zdrowia i zbliżającej się śmierci. Brennan zapoznał ją z katolicką doktryną o cierpieniu odkupieńczym. Choć choroba była bolesna, pozostała pogodna, pokornie przyjęła swój los i ofiarowała Bogu swoje cierpienia. Ksiądz Brennan był pod wielkim wrażeniem jej wiary i odwiedzał ją codziennie. Umierając, Charlene modliła się o uzdrowienie innych osób lub nawrócenie na katolicyzm. Ordynatorka oddziału pediatrii w szpitalu, zakonnica Theresita Crowley, również była świadkiem jej spokojnej akceptacji cierpienia i modlitw za innych. Brennan i Crowley twierdzili, że ci, za których modliła się Charlene, wyzdrowieli lub zostali katolikami. Charlene zmarła 11 sierpnia 1959 roku i została pochowana w Richard w Luizjanie.