На другой день, чувствуя, что силы у нее не возобновляются, матушка решила остаться еще в Сарове и начала готовиться к говению, предполагая приобщиться Святых Таин 21 июля. В монастырь она послала депешу, что по болезни не может вернуться к 22-му, как хотела. Несмотря на слабость, она стала посещать ежедневно церковь, и Господь помогал ей с великим подвигом, как сама она сказала, выстаивать службы, чему немало удивлялась Агния. Последние дни, по словам ее, матушка проводила почти все в молитве. И ходя, и сидя, и лежа в номере на кровати, она напевала ирмосы: "Ты моя крепость, Господи, Ты моя и сила, Ты мой Бог, Ты мое радование, не оставль недра Отча и нашу нищету посетив, тем с пророком Аввакумом зову Ти: силе Твоей слава, Человеколюбче!" И другой: "Услышах, Господи, смотрения Твоего таинство, разумех дела Твоя и прославих Твое Божество!"
20-го, возвращаясь из церкви, матушка встретила рясофорную монахиню своего монастыря Лию, приехавшую в Саров на поклонение. Обрадовавшись ей, матушка Арсения велела переходить ей к ним в номер. Лия не ожидала видеть матушку Игумению такой слабой, больной, и с радостью осталась около нее, желая чем-нибудь послужить ей. Утром 21-го, готовясь приобщиться, матушка Арсения сказала своим послушницам: "Так как вы одни тут со мною из всех сестер обители, то я прощаюсь в лице вашем со всеми сестрами". Затем, чувствуя, вероятно, особенную слабость, обратясь к Агнии, прибавила: "Может быть, в церкви со мною сделается дурно, будет обморок, то ты не пугайся". Так до последней минуты заботилась она о покое других.
Пешком в церковь матушка не могла уже идти и велела нанять извозчика. Приехав в церковь Преподобного Серафима, где всегда служат раннюю обедню, матушка пожелала прежде приложиться к мантии Преподобного, а потом пошла на левый клирос, где монахи приготовили ей место. Приобщалась матушка на ногах, но силы почти совсем изменили ей, так что и в гостиницу она не могла идти пешком. При выходе из храма матушка особенно щедро подавала милостыню и велела Агнии подавать, не жалея денег. Тут же встретила она сестер Самарского монастыря и их обильно оделила деньгами, прося молиться за нее. Слабая телом, но радостная, бодрая духом, вернулась матушка из церкви и, подкрепившись немного пищею, пожелала проехаться - подышать свежим воздухом. Агния наняла экипаж. Поехали сначала на почту, а потом к источнику, где она умылась. По дороге, встречая калек и нищих, матушка Игумения и тут много раздавала милостыню.
К вечерне и всенощной она не могла уже идти. Слабая до крайности, она под вечер стала чувствовать какую-то тоску, вспоминала свою обитель, близких, сестер и говорила, что душа ее тоскует, что хотя смерть не страшит ее, но что она желала бы умереть в родной обители. Желая подышать свежим воздухом, она села возле открытого окна. Уже темнело. Вдруг у нее вырвался какой-то необыкновенный, протяжный вздох, сильно встревоживший Агнию. Заметив перемену в лице матушки, Агния стала настойчиво просить позволения позвать доктора, на что матушка с неохотою, но все же согласилась. Доктор успокоил Агнию, сказав, что не находит ничего опасного, посоветовал поставить горчичник на грудь и прописал лекарство. По его уходу Агния хотела помочь матушке лечь, но вдруг она сама быстро легла на спину. Глаза ее стали большие, блестящие и радостные. Видно было, что она созерцает что-то для нее необыкновенно радостное. Медленно, молча, вздохнула еще раза два, и лицо ее делалось все светлее и радостнее. Потом еще один последний вздох, и душа ее мирно отлетела к Господу, без стона, без мучений, а глаза остались открытыми, точно продолжала она видеть ими. Агния сама уже закрыла их, удивляясь такой мирной, безболезненной кончине.
Был одиннадцатый час ночи. Глубоко потрясенная и растерявшаяся, Агния не могла сама убирать тело почившей. Одевала ее Лия с помощью Дивеевских монахинь, которых матушка видела утром в церкви.
Уважаемая всеми при жизни, известная даже высокопоставленным лицам, так горячо любимая в своей родной обители, матушка Игумения Арсения умерла одинокой странницей, и чужие люди убирали ее тело. Даже монашеской мантии не было с нею, и настоятель Саровской пустыни прислал свою, кожаный пояс дала Лия, а параман для покрытия лица почившей по уставу монашескому, привезли из Дивеева. Услышали о кончине матушки Арсении и Самарские монахини, и тотчас же поспешили прийти, предлагая читать Псалтирь у ее тела, помня, как обласкала их матушка. На другой день прах почившей положили в гроб, покрыли мухояром и перенесли, при пении Самарскими монахинями Святый Боже, в кладбищенскую церковь, где она и находилась до отпевания. К сожалению, в церкви не позволили читать Псалтирь, ее читали в номере. 26-го был привезен из Москвы матушкиной родственницей Ладыгиной металлический гроб, в который и опустили деревянный гроб с прахом матушки Арсении после панихиды, совершенной четырьмя иеромонахами.
