W dalszym ciągu nie mogąc doczekać się karawany w głąb Sahary rozpoczął wiosną 1814 roku badanie pustyni nubijskiej i północnowschodniego Sudanu. Po przybyciu do portu Sawakin wsiadł na statek płynący do Dżuddy, skąd dotarł jako pielgrzym do Mekki. Zwiedził też Medynę, a następnie szlakiem wzdłuż wschodniego brzegu Morza Czerwonego udał się na eksplorację półwyspu synajskiego, by powrócić do Kairu w końcu czerwca 1816 roku w stanie krańcowego wyczerpania.
W początkach 1817 roku – wciąż oczekując karawany – zajął się porządkowaniem ostatnich notatek, ale w kwietniu, gdy marzenie miało się ziścić, zapadł na dyzenterię i 15 października zmarł. Wkrótce potem Towarzystwo Afrykańskie zaczęło publikować jego prace, które – dzięki temu, że wysyłał regularnie do Anglii swoje zapiski, dzienniki podróży i kopie listów – zachowały się niemal w całości.
Johann Ludwig Burckhardt, choć nie osiągnął zamierzonego celu wyprawy, dostarczył Europie wielu nowych informacji nt. Bliskiego Wschodu. Jego raport o Wahhabitach, którzy przejęli kontrolę nad Arabią w roku 1811, był pierwszym, jaki dotarł do Anglii.