Первого ноября рано утром, чтобы не пришлось дополнительно ждать, её препроводили в третью операционную, где хирурги удалили ей опухоль из прямой кишки. Пока Одри спала в реанимации, оставалось только ждать результатов анализа. Вероятность рака исключать было нельзя. Роб был в отчаянии, но, такой же стойкий, как Одри, умело скрывал тревогу, когда садился у её постели, брал её за худенькие руки с выступающими венами и нежно целовал в лоб. Первые новости были скорее обнадёживающими. Одри, которую теперь перевели в отдельную палату, узнала, что опухоль была «злокачественной лишь в небольшой степени» и что ни одна другая часть её организма не затронута. «Такое впечатление, что мы полностью её удалили», — сказал один из врачей, добавив, что диагноз, поставленный на ранней стадии заболевания, возможно, спас ей жизнь.
Юбер де Живанши вспоминает о реакции Одри: «Она уже несколько месяцев чувствовала себя нехорошо, но была убеждена, что подхватила амёбиаз, пока ездила по странам “третьего мира”. Именно в таком состоянии духа она отправилась к врачу. Ему пришлось сообщить ей правду: у неё рак, причём уже в тяжёлой стадии. Тогда она мне сказала: “ Вот видите, благодаря детям меня теперь будут лечить. Если бы я не думала, что у меня амёбиаз, я не пошла бы к врачу”. Она всегда старалась смотреть на вещи с хорошей стороны, а для неё хорошая сторона вещей открывалась лишь благодаря детям». Казалось, рак побеждён.
Эти уверения, а также сотни букетов и тысячи открыток с пожеланиями скорейшего выздоровления, которыми её засыпали в больничной палате, подняли ей настроение. К Одри вернулся оптимизм. Через десять дней она чувствовала себя лучше настолько, чтобы покинуть больницу. Она в самом деле «везучая», подумала она мечтательно. Но три недели спустя ситуация приняла драматический оборот, когда дополнительные исследования показали, что общее состояние гораздо хуже, чем думали вначале. Начались метастазы. Одри осталось жить не больше трёх месяцев.
Когда она об этом узнала, её словно окутало густым чёрным облаком и она разрыдалась на плече у Роба, не в силах остановиться. Но, как обычно, это были не слёзы жалости к самой себе (тень баронессы постоянно витала рядом, отгоняя подобные тщеславные мысли), а слёзы печали, поскольку ей уже не завершить свой труд. «Конечно, мне страшно умирать, — скажет она близким, которые приходили её навестить, — но гораздо больше меня пугает то, что станется с теми бедными детьми. Я молю Бога, чтобы их страдания вскоре прекратились, но боюсь, что столько ещё нужно сделать...» Её снова поместили в центр «Седарс-Синай».
К середине декабря крупные заголовки газет всего мира сообщали опечаленным читателям: «Одри снова борется с болезнью», «Хепбёрн сражается за свою жизнь». Мало кто из кинозвёзд вызывал столько волнения в широких зрительских кругах. Голливудские знаменитости Элизабет Тейлор и Грегори Пек регулярно приезжали к ней в больницу. Роб и другие друзья семьи постоянно там дежурили, сменяя друг друга. «Одри мужественно борется за жизнь, — сказал один из друзей, — но рак побеждает».
Мир недоверчиво следил за протеканием её болезни и готовился к её смерти. Шеридан Морли отмечает: в декабре в одном магазине видеофильмов на Бродвее, в Нью-Йорке, уже «высились от пола до потолка кассеты с её фильмами, тщательно расставленные, словно некая дань памяти, на манер фотографий члена королевской семьи, поражённого неизлечимой болезнью, умирающего или недавно скончавшегося, которые выставляли в витринах венских кондитерских в эпоху Габсбургов». «Сначала я был поражён тем, что показалось мне проявлением дурного вкуса; но потом, стоя под дождём и глядя на эти кассеты, понял, что на самом деле это великолепный знак уважения к великой актрисе. Никто в наши дни, в обесценившуюся эпоху Мадонны и Памелы Андерсон, не заменит Одри Хепбёрн». Любившим её было больно думать о ней как об ушедшей или стоящей одной ногой в могиле, это значило воображать невообразимое.