Od tego roku zaczął poważnie chorować – przypuszczano gruźlicę krtani. Stan pogorszył się na wiosnę 1832. 24 czerwca tego roku przybyła do syna niewidziana od wielu lat matka. Napoleon II zmarł 22 lipca o godz. 5:10 w pałacu Schönbrunn w tym samym pokoju, który zajmował jego ojciec po bitwie pod Austerlitz. Zwłoki pochowano w habsburskiej Krypcie Kapucyńskiej (niem. Kapuzinergruft) w Wiedniu, wnętrzności w Katedrze św. Szczepana, a serce w Kościele Augustianów.
W roku 1940 przeniesiono na rozkaz Hitlera jako „dar Wielkiej Rzeszy Niemieckiej dla narodu francuskiego” zwłoki Napoleona II do Kościoła Inwalidów w Paryżu.
Spekulacje Według pogłosek, które zapoczątkował angielski handlarz antyków sir Joseph Duveen, opowiadając o znalezionym przez siebie w dzieciństwie wśród papierów ojca liście pożegnalnym Napoleona II do urodzonego w 1832 arcyksięcia Maksymiliana, późniejszego cesarza Meksyku, książę Reichstadtu był ojcem i tego chłopca, i jego starszego brata Franciszka Józefa. Wiadomo, że matka cesarza Franciszka Józefa i Maksymiliana, ks. Zofia z Wittelsbachów, była blisko zaprzyjaźniona z napoleońskim kuzynem, ale poza sławnym obrazem, na którym Napoleon II trzyma na kolanach malutkiego Franciszka Józefa, nie wiadomo nic o romansowych stosunkach między Reichstadtem i Zofią.