Małgorzata ciągle chorowała, odziedziczywszy po ojcu poważne dolegliwości żołądkowe. Nie mając przez dwa lata dzieci, ślubowała wotum dla bazyliki św. Franciszka w Asyżu, jeśli będzie miała potomstwo. Gdy 28 czerwca 1438 roku urodziła Leonellowi syna, wysłała je do Asyżu. Stan jej zdrowia ciągle się jednak pogarszał. W listach do ojca skarżyła się, że czuje zawsze zimno w głowie, że ma zepsuty żołądek i mięsa zupełnie nie może jeść, a jedyne pokarmy, które może przyjmować, to rosół i jaja na miękko. Ratując się przed złym wpływem ferraryjskiego powietrza, wyjechała na wiosnę 1439 roku do Governolo, letniej rezydencji Gonzagów, ale tam jej stan jeszcze się pogorszył. Zmarła 7 lipca 1439. Leonello głęboko przeżył jej śmierć. Uważał odtąd swoje życie za złamane, przybierając jako dewizy miecz ze złamanym dzirytem, kowadło ze skruszonym młotem.
Markiz Ferrary Powtórne małżeństwo Mikołaj III zmarł 26 grudnia 1441 roku w Mediolanie w trakcie pertraktacji nad zawarciem pokoju pomiędzy Mediolanem a Wenecją. Dwa dni później szlachta Ferrary zebrana w Castello Estenze w sali „dwóch kominów” ogłosiła Leonella signorem Ferrary, Modeny, Reggio i wszystkich innych ziem.