W październiku 1817 roku Kościuszko zapadł na ciężką chorobę. Na początku października wrócił do Solury z Genewy, gdzie odwiedzał synów ordynata Stanisława Kostki Zamoyskiego, po czym jego stan zaczął się szybko pogarszać. Do wcześniejszych objawów (bezsenność, ostre bóle głowy) dołączyła wysoka gorączka. Pozostając przytomnym, 10 października podyktował testament, w którym większość majątku przepisał Emilii Zeltner.
Kościuszko zmarł w Solurze 15 października 1817 roku w wieku 71 lat. Przeprowadzona w 1817 roku sekcja zwłok wykazała wewnętrzny wylew, jednak współczesne badania genetyczne podały w wątpliwość tę diagnozę.
Zabalsamowanie i separacja serca Ciało Kościuszki zostało zabalsamowane. Natomiast jego serce, w wykonaniu testamentowego polecenia, zostało wyjęte przez lekarzy podczas obdukcji, owinięte w czarną jedwabną tkaninę, umieszczone na drewnianym talerzu i zamknięte w majolikowej wazie wypełnionej etanolem. Praktyka wydzielania serca była w epoce rozpowszechniona wśród osób wybitnych, zwłaszcza tych powiązanych z ideami romantyzmu;