Zmarł w 1795 w wieku 10 lat, w niewyjaśnionych okolicznościach. Według wersji oficjalnej przyczyną była gruźlica. Powstało wiele teorii na temat jego śmierci. Podobno miał nie umrzeć śmiercią naturalną, lecz zostać zgładzony jako zagrożenie dla przyszłych panujących. Podobno udało mu się uciec z Temple, a na gruźlicę zmarł chłopiec, którego podstawiono zamiast Ludwika XVII. Po 1795 zgłaszało się kilku samozwańczych pretendentów. Nie wiadomo co stało się z ciałem zmarłego. Prawdopodobnie pochowano go na cmentarzu koło kościoła Sainte Marguerite w Paryżu – do dziś w kościele znajduje się tablica upamiętniająca pochowane tam ofiary rewolucji, w tym dziecko z Temple.

Po jego śmierci imię Ludwik XVII nadano księciu Enghien z młodszej linii Burbonów.

Serce thumb|left|200px|Serce Ludwika XVII przechowywane w bazylice Saint Denis thumb|200px|Maria Antonina z dziećmi;