В конце ноября 1762 года Елизавете Петровне стало значительно лучше. Императрица даже приступила к работе с государственными бумагами, начертала резолюцию на сенатском документе и высказала свое неудовольствие за бюрократическое затягивание сроков решения важных государственных дел. Однако 12 декабря у императрицы произошел тяжелейший приступ удушья со рвотой и мучительным кашлем. Врачебный консилиум медиков того времени пришел к неутешительному заключению о признаках ближайшей кончины государыни. Вероятно, предчувствуя свою ближайшую смерть, Елизавета Петровна по примеру своих великих предков 17 декабря объявила Сенату именной указ: «Освободить всех содержавшихся во всем государстве людей по корчемству, уничтожить следствия, возвратить ссыльных и изыскать способ заменить другими средствами соляной доход, собиравшийся с великим разорением народа».
22 декабря в 10 часов вечера новый приступ поверг императрицу в крайне тяжелое состояние, 23 декабря она исповедовалась и причастилась, а 24-го изъявила желание собороваться. Вечером, накануне праздника Рождества Христова, Елизавета Петровна приказала читать над собой отходные молитвы и внятно повторяла их за своим духовником. Ночь и последующее утро 25 декабря прошли в агонии. Петр Федорович и Екатерина Алексеевна неотрывно пребывали у постели умирающей императрицы.
Историк Н. И. Костомаров, упоминая о последних часах Елизаветы Петровны, отмечал: «В приемной, перед спальней собрались высшие чиновники и сановники. В начале четвертого часа пополудни вышел из спальни старший сенатор, князь Никита Юрьевич Трубецкой и объявил, что императрица Елисавета Петровна скончалась и государствует теперь в Российской империи его величество император Петр III».
Временный деревянный дворец на углу Невской перспективы и правого берега Мьи оказался последней официальной резиденцией российской императрицы – дочери Петра Великого. Елизавета Петровна скончалась в период завершения отделки нового каменного дворца на набережной левого берега Невы.
В камер-фурьерском журнале осталась последняя историческая запись бренной жизни императрицы, датированная 25 декабря 1761 года: «25-го числа во вторник в день Рождества Христова… пополудни в четвертом часу Ее Императорское Величество по воле всемилостивейшего Бога переселилась в вечное блаженство».
В записках придворного ювелира Иеремии Позье оставлено свидетельство о последних часах пребывания русской императрицы в своем временном роскошном дворце – в покоях, окна которых выходили на набережную реки Мьи: «Гроб