К королю были отправлены гонцы, в то время как врачи, по своему обыкновению, пустили пациентке кровь, пока не распознали у неё симптомы дифтерии. Во дворец были доставлены мощи святого Исидора Земледельца и изображение Богоматери Аточской, хотя умирающая протестовала, говоря, что она недостойна того, чтобы эти святыни подносили к её постели. Но воспаление горла у неё усилилось, несмотря на дары Церкви и молитвы Бальтазара Карлоса, который был очень привязан к матери. В Мадриде не было ни одной церкви, ни одного монастыря, которые не приняли бы участия в религиозной процессии и горячо не молились бы вместе с мирянами, чтобы Бог сохранил жизнь королеве.
5 октября Изабелла попыталась составить новое завещание, но была слишком слаба, чтобы подписать его, и оставила только устные инструкции при свидетелях, чтобы король был проинформирован о её пожеланиях. В полдень того же дня она послала за лилией
-В Испании много королев, - вздохнула она при том, - но принцы и принцессы встречаются редко.
На следующий день, 6 сентября 1644 года, в четверть пятого пополудни, бесстрашная и преданная Изабелла Бурбон испустила дух в возрасте сорока одного года. Тело королевы, переодетой монахиней-францисканкой, было перенесено в монастырь Дескальсас Реалес, где она так часто молилась, и оттуда вскоре после этого его снова перенесли во дворец в огромных гробах из свинца и парчи, чтобы все могли проститься со своей бывшей повелительницей в торжественной обстановке при горящих факелах согласно этикету королевского траура.
-Изабелла всегда приносила счастье Испании, - кричала обожавшая её толпа после падения Оливареса.
По крайней мере, она делала всё возможное, чтобы заслужить любовь своего мужа и подданных и её искренне оплакивали. Изабелла считалась одной из самых красивых королев своего времени. Однако, несмотря на это, жизнь прожила не слишком счастливую. Хотя она была француженкой, уже долгое время никто не подозревал её в предательстве интересов своей новой родины. В своём завещании Изабелла оставила часть своего имущества на создание приюта для бедных солдат и школы по подготовке матросов для королевского флота.
Филипп поспешил домой так быстро, как только мулы могли нести его носилки. В Мараншоне, примерно в пятидесяти милях от Мадрида, где король остановился пообедать, его встретил курьер, доставивший известие о смерти королевы. Министры и придворные из окружения короля, зная, как он любил свою жену, поначалу избегали сообщать ему дурные вести. Беспокойство и усталость от путешествия сказались на нём, «а он только что пообедал». Но уже в Альмадронесе маркиз дель Карпио и его сын, Луис де Аро, сообщили ему эту новость в его карете, и убитый этим известием король попросил оставить его наедине со своим горем.
Погружённый в великую печаль, он не присутствовал на похоронах Изабеллы, «не желая никого видеть, чтобы не расплакаться, сожалея о такой великой женщине и королеве-правительнице». Поэтому удалился вместе со своим сыном Бальтазаром Карлосом, поскольку Мария Терезия была ещё ребёнком, в Пардо, где в течение нескольких дней в уединении предавался своему горю. Оттуда он отправился отбывать уже официальный траур в монастырь Святого Иеронима, в то время как тело королевы перенесли глубокой ночью через унылую кастильскую равнину в сопровождении процессии сотни монахов и дворян в великолепный пантеон в Эскориале, в который Изабелла никогда при жизни не осмеливалась входить.
Говорят, что через три дня после смерти королевы её призрак предстал перед Марией де Хесус, прося с помощью благочестивых молитв освободить её из чистилища, куда она попала за любовь к великолепным нарядам при жизни. Однако, скорее всего, настоятельница придумала это, чтобы побудить короля и далее бороться с роскошью (Так, через два года перед ней, якобы, предстал уже призрак Бальтазара Карлоса, который выступил с критикой неправедных советников короля). Сам Филипп IV был просто потрясён своей потерей, и мать Мария написала ему письмо с призывами к смирению и терпению, но прошёл целый месяц, прежде чем он смог набраться достаточно мужества, дабы ответить ей, так как его горе, по словам короля, помешало ему сделать это раньше.
-Я нахожусь в самом подавленном состоянии скорби, какое только возможно, - жаловался он, - ибо я потерял в одном человеке всё, что можно потерять в этом мире... Я потерял… и жену, и друга, и опору, и своё утешение.
Филипп IV отказывался вступать в повторный брак даже после преждевременной смерти (от перитонита) в 1646 году своего семнадцатилетнего сына Бальтазара Карлоса, оставившего его без наследника. А Мария Терезия, по условиям Пиренейского мира, которым через семь лет закончится война с Францией, выйдет замуж за своего кузена короля Людовика ХIV Бурбона.