Do końca życia mieszkał w Kijowie. Przetrwał tam trudne lata rewolucji rosyjskiej 1905 roku, I wojny światowej i rewolucji październikowej, w której wyniku powstała w 1919 Ukraińska Socjalistyczna Republika Radziecka (do 1934 ze stolicą w Charkowie). Prawdopodobnie po zakończeniu działań wojennych w 1918 Wilhelm Kotarbiński zamierzał wrócić do Warszawy i niepodległej już ojczyzny – rozpoczął od spakowania i wysyłki większości swych płócien, jednak nigdy one do Polski nie dotarły; nie doszło także do powrotu samego artysty.
Zmarł w zapomnieniu i biedzie, w pełnej świadomości, w domu Adriana i Emilii Prachowów przy ówczesnej ul. Tr’ochswiatytels’kiej. W ostatnich tygodniach życia opiekowali się nim jego przyjaciel – polski lekarz o nazwisku Jakubski – i córka Adriana i Emilii Prachowów – Helena. Przyczynami śmierci były związana z wiekiem miażdżyca oraz dur rzekomy. Po śmierci został pochowany w nowej części cmentarza Bajkowa, w pierwszej polskiej kwaterze.
Twórczość thumb|Nimfa wodna, jeden z najdrożej wycenionych obrazów