Во время пребывания во Франции болезнь Карло настолько ухудшилась, что он, не навестив даже на обратном пути Наполеона в Бриенне, должен был поспешно вернуться в Аяччио.
Ему удалось еще раз увидеть Францию с тем, однако, чтобы найти там свое последнее успокоение. Он поехал в Париж, чтобы обратиться за советом к лейб-медику королевы. Годом раньше ла Сонд прописал ему лечение, которое сначала облегчило немного его страдания, но не устранило причины болезни. Доехать ему удалось, однако, только до Экса. Здесь он обратился к профессору Турнатори, который послал его в Монпелье. Там Карло, остановившийся было в гостинице, встретил земляка, который сжалился над ним и перевез его к себе в дом. Это был Пермон, отец будущей мадам Юно, герцогини Абрантской. Вместе с женой он с трогательным самопожертвованием ухаживал за Карло. Они не могли, однако, воспрепятствовать течению страшной болезни, которая достигла к началу следующего года полного развития и сделала неминуемой роковую развязку. Незадолго до смерти больной, напрягши свои последние силы, написал письмо в министерство, в котором еще раз излагал все свои притязания на наследство Одонэ. Результата этого письма он не дождался. 24 февраля 1785 года, в семь часов вечера, он после трехмесячных страданий умер на руках своего старшего сына, которого он хотел отвезти в Мец, в военное училище. Молодой шурин его, Жозеф Феш, приехавший из Экса, а вовсе не сопровождавший его, как говорят многие историки, приехал слишком поздно и не застал его уже в живых.
Карло Бонапарт был не всегда таким благочестивым. Он сочинял даже антирелигиозные стихи. Но, увидев перед собою смерть, он со всем своим колеблющимся характером ухватился за Святые Дары, которые принес ему аббат Кусту, викарий в церкви Сен-Дени, в Монпелье. Последние слова Карло были обращены к детям и к жене, которая за время его болезни родила его младшего сына