1927年春，北伐軍進逼北方，馮玉祥、閻錫山先后易幟，京師震動。四五月間，革命軍下徐州，馮玉祥引兵出潼關，在河南為奉軍擊敗，河北、山東情勢非常危急，時局可謂一夕數驚，北京各界大為恐慌。此時，清華大學校園內尚屬安靜，國學研究院剛剛評定完學生成績。6月1日，國學研究院第二班畢業。中午，王國維參加了師生敘別會。

宴會上，王國維為門生謝國楨及其朋友著青在扇面上各題詩一首，后又為同學們侃侃而談蒙古雜事。自從1925年接受清華教職以后，王國維改攻西北地理和元史，兩年來著作頗豐。平時十分緘默的王國維，此時似乎興致非凡，學生們很受感染，覺得老師正當盛年，學養深厚，治學興趣如此之高，日后如能繼續受教，定當收益良多。席間有個別學生有感時局動亂而發嘆息，但并沒有影響到整個聚會的氛圍。午后，宴會結束，王國維拜訪陳寅恪，兩人同屬清華國學研究院四大導師之列。當晚，學生劉節與謝國楨去了王國維家里 清華西院18號，問疑陰陽五行的起源，并討論日本人研究天干地支的得失問題。其后，說起眼下的時局，王國維神色黯然，說到馮玉祥即將入京，張作霖想率兵總退卻以保衛山海關以東地區的時候，王國維說：“北京日內有大變。”

王國維的意志消沉可能和當時北平《世界日報》晚刊上刊登的《戲擬黨軍到京所捕之人》有關，這篇文章上面赫然有王國維的名字，雖說是“戲擬”，難免使人惴惴不安。自1927年初至5月底，國內政治形勢動蕩，北伐軍在南方節節勝利，清華園內的教授們都很不安，如梁啟超就在連續發表的《給孩子們書》專欄文章中寫道：“近來耳目所接，都是不忍聞不忍見的現象 現在南方軍人確非共產派，但他們將來必倒在共產派手上無疑。現在南方只是工人世界，智識階級四個字已成為反革命的代名詞。”“北京正是滿地火藥，待時而發，一旦爆發，也許比南京更慘。希望能暫時彌縫，延到暑假。暑假后大概不能再安居清華了。”

6月2日，天色微亮，王國維照常起床，潘氏夫人服侍他洗漱之后，和當時在家的三子貞明、女兒東明共進早餐。餐畢，王國維去書房整理了一下書，然后獨自出門，往研究院公事房去了。8時許，王國維到公事房，猛然想起已經批改完的學生成績本沒帶，就讓院里的聽差去家里拿。然后，與研究院辦公處同事侯厚培商談下學期招生的事情。談完之后王國維向侯借兩元錢，侯身上沒有零錢，隨手給了他一張5元的鈔票。王國維一向不理財，當時清華給他的薪水是每月400元，已經算是高薪階層了，不過他領到工資之后就直接交給潘氏夫人分配使用，平時身上從不帶錢，只有去買書的時候才會向夫人取用。

王國維拿了錢出公事房，在院里吩咐聽差雇洋車，正好輪著35號車當值，王國維上車坐定后，即吩咐車夫往頤和園方向而去。鐘到達頤和園，王國維買票入園，并給了車夫5角錢，讓他在園外等候。王進得園內，徑直走向石舫，在石舫前坐了良久，后漫步進入魚藻軒，從懷中取出紙煙，慢慢抽起來，煙盡火滅，他一縱身跳進了昆明湖。

原本在遠處忙碌的園丁聽到落水聲，急忙趕來下水打救。水很淺，但湖底的淤泥很深，只見王國維頭入泥中，費力撈起后，口鼻之中全被污泥塞滿，探摸鼻息，已經咽氣，這時距園丁聽到落水聲不過幾分鐘而已。下午3點鐘，35號車夫仍在園外等候，看門人覺得奇怪，問他為何一直待在這里，車夫說在等進園的一個老人。看門人問了車夫所等老人的體貌特征后告訴他，這個人已經投湖自殺了，并帶他進園內確認。車夫看到王國維遺體后急忙趕往清華大學報信，路上正碰到騎自行車來尋找父親的王貞明。

當天夜里，清華大學的校長、教務長及研究院教授、助教一行三十多人，開車急奔頤和園察視遺體。第二天一早便發放了訃告。下午1點多，清華大學的學生先趕到頤和園，由園丁帶到魚藻軒。王國維的遺體自打撈起來后就停放在了這里，上面蓋了一方蘆席，四個邊角以四塊磚鎮著。園丁把蘆席剛一揭開，學生們就不由得失聲痛哭，眼前的王先生已經斷氣二十多個小時，面目紫腫，四肢蜷曲，匍匐地上，慘不忍睹。學生們想起先生前日風采，又瞻其眼前遺容，不由悲從中來，慟聲不止。

不久，家屬和學校辦事人員陸續趕到，驗尸官卻遲遲沒到。天氣漸漸熱了起來，陰云密布，雷聲大作，但沒有雨。下午4點多，法官帶著驗尸官姍姍而至，簡單查問后，開始檢驗。王國維當天穿著一貫的馬褂、長袍、汗巾和布鞋，從他衣袋中尋出了4塊多錢和一封遺書，遺書的紙已濕透，字跡仍完好。信封上寫著：“送西院18號王貞明先生收。”遺書上寫著：

五十之年，只欠一死;經此世變，義無再辱！我死后，當草草棺斂，即行藁葬于清華園塋地。汝等不能南歸，亦可暫于城內居住。汝兄亦不必奔喪，因道路不通，渠又不曾出門故也。書籍可托陳(寅恪)、吳(宓)二先生處理。家人自有人料理，必不至不能南歸。我雖無財產分文遺汝等，然茍謹慎勤儉，亦必不至餓死。五月初二日，父字。“五月初二日”是陰歷，即公歷的6月1日。很明顯，遺書是自盡前一天，即國學研究院師生敘別會召開的那一天寫好的。

驗尸完畢后，學校的雜工即將遺體移到頤和園西北角門外以前內庭太監住的三間小屋里入殮。傍晚7點多的時候，才扶棺到清華校南成府的剛秉廟停靈。當天，到場送殯的除了研究院的學生外，還有清華大學的教授梅貽琦、吳宓、陳寅恪、梁漱溟、陳達及曾受蔡元培之托三邀王國維任教北大的馬衡、燕大的容庚等。

王國維逝世當天，其外甥、清華研究院助教趙萬里給在天津的羅振玉拍了電報：“師于今晨在頤和園自沉，乞代奏。”羅振玉與王國維是30多年的好友，而且是兒女親家(王之長子潛明娶羅之第三女)，聽聞噩耗甚為悲痛，準備親來北京清華園吊唁，家人恐怕他來后時局有變故，極力阻攔。無奈，羅振玉只好派其子赴京奔喪。電文中所謂“代奏”，是請羅向駐駕天津的溥儀報告死訊。曾經的清帝溥儀15年前已經退位，13年前，被馮玉祥逼出故宮，12年前由日本便衣警察護送到天津日租界。羅振玉曾擔任清廷學部參事，王國維曾任“南書房行走”一職，雖然時過境遷已久，但二人一直與溥儀保持君臣之義。

6月7日，羅振玉據情上奏溥儀，并代遞了一封遺折，這封遺折在當時掀起了軒然大波，人們對王國維的死因眾說紛紜。其實這封遺折是羅振玉感念他與王國維的友誼，對于兩人失和之事甚感愧疚，為了彌補自己的歉意，不惜冒著欺君的罪名為他謀求謚法，因此讓他的第四個兒子模仿王國維的筆跡作了個“遺折”。溥儀看過“遺折”后大受感動，發出一道上諭，說王國維“孤忠耿耿，深惻朕懷”，于是特“著加恩予謚忠愨”。派貝子溥伒當天前往祭奠，賞給陀羅經被和兩千銀圓治喪。三個月前，康有為猝死青島，門生們曾向溥儀申請謚號“仁忠”，但遭拒絕。可見溥儀對王國維的“殉清”相當看重。

王國維的家人遵照他的遺命，于陰歷五月十七日(公歷6月16日)申刻卜吉營葬將靈柩下葬。當天下雨，道路非常泥濘。由于正值暑假期間，研究院很多學生都放假回家了，送葬的只有包括校長在內的幾十人。墓地選在了清華園往東二里的七間房，在田間高處的麥壟中，深約六七尺，寬三四尺、長約丈余，以西門汀筑成。棺木放在中間，上面放了一塊石板，用泥土堆起來，葬禮完全是按照北方的習俗辦的。墳是由清華的泥水匠做的，上面立了一個碑，上書宣統皇帝的謚號“王忠愨公”，墳地四面都種上了樹。

羅振玉又在天津設“忠愨公”靈位公祭，隨后赴京，參與處理后事，并送上一份在親友中間數額最高的葬禮銀1000元。事后，羅振玉主持了王國維遺著的校理和編輯出版工作，一年內，將其已刊和未刊的著作分編四集，以《海寧王忠愨公遺書》為書名出版。兩年后，清華研究院同仁請陳寅恪為王國維撰寫碑文。陳為王國維寫下墓志銘：“先生之著述，或有時而不章;先生之學說，或有時而可商，惟此獨立之精神，自由之思想，歷千萬祀與天壤同久，共三光而永光。”