Przegrzany Lázaro upadał w czasie biegu trzykrotnie, ostatnim razem (na 30. kilometrze) stracił przytomność. Kilka minut później udzielono mu pomocy lekarskiej, ale mimo reanimacji nie odzyskał przytomności. Został przewieziony do szpitala, ale niemożliwe było obniżenie jego temperatury. Zmarł o szóstej nad ranem następnego dnia. Lázaro był pierwszym sportowcem, który zmarł podczas nowożytnej imprezy olimpijskiej. Przyczyną śmierci było silne przegrzanie organizmu oraz odwodnienie.
Po zakończeniu zawodów na stadionie w Sztokholmie odbył się koncert charytatywny, a dochód z niego został przeznaczony na pomoc rodzinie zmarłego. Łącznie zebrano 14 tysięcy szwedzkich koron.
Upamiętnienie Na historii Francisco Lázaro opiera się powieść portugalskiego pisarza José Luísa Peixoto pt. Cemitério de Pianos.
Maraton z 1912 roku upamiętniono w setną jego rocznicę, gdy na ulicach Sztokholmu odegrano jego inscenizację. Wśród 10 tysięcy uczestników znalazł się Szwed Anders Szalkai, który pobiegł w tempie zwycięzcy biegu z 1912 roku, Kane'a McArthura z RPA.