Очевидно, малолетство преемника, неопытность и иноземное происхождение супруги, ненадежность братьев и возможность боярской крамолы сильно озабочивали умирающего государя. Он не однажды обращался к боярам со своими заветами. В среду, 3 декабря, он вновь причастился Святых Тайн, вновь призвал думных бояр и долго говорил им об устроении земском и как после него править государством; после чего, оставив при себе Михаила Глинского, Михаила Юрьевича Захарьина и Шигону, приказывал им о великой княгине Елене, как ей без него быть и как к ней боярам ходить: он назначал ее правительницей до возмужалости сына. Летописец затем изображает трогательное прощание государя с трехлетним сыном Иваном, которого принесли на руках, и с великой княгиней, которую держали под руки, так она вопила и билась.
Ивана он благословил крестом Петра Чудотворца, которым сей благословлял прародителя московского князя Ивана Даниловича; отпуская сына, он сказал его няне, боярыне Аграфене Челядниной: «Смотри, Аграфена, от сына моего Ивана не отступи ни пяди». По просьбе великой княгини умирающий велел принести и другого сына, однолетнего Юрия, и также его благословил; ему назначил в духовной небольшой удел с городом Углече Поле. Когда приблизился смертный час, великий князь позвал опять митрополита, братьев и бояр и велел себя постригать. Но тут вдруг выступили брат его Андрей, Михайло Воронцов и сам Шигона с возражениями, что Владимир Киевский не чернецом умер, а сподобился быть праведным, также и другие князья. Возник спор. А между тем умирающий уже лишился языка и употребления рук, но взором продолжал просить о пострижении. Тогда митрополит поспешил исполнить обряд, возложил на него парамонатку, ряску, иноческую мантию, наконец, схиму и Евангелие на грудь, нарекши его в иночестве Варлаамом. Василий Иванович скончался в ночь на четверг, на 4 декабря, то есть под Варварин день, на пятьдесят шестом году от рождения, после двадцативосьмилетнего царствования. Дворец огласился плачем и рыданием.