William Lamb wspierał żonę, ale małżeństwem już być nie mogli. Do separacji małżonków doszło w 1825. Lady Caroline zamieszkała na stałe w posiadłości męża w Brocket Hall. Jej niestabilność psychiczna, będąca wynikiem nadużywania alkoholu i laudanum, nasiliła się w późniejszych latach. W 1827 doszły jeszcze inne komplikacje zdrowotne, obrzęki.
Lady Caroline zmarła 25 stycznia 1828 i została pochowana na cmentarzu w Hatfield; jej mąż został później pochowany w kościele.
Kariera literacka Obsesja Lady Caroline na punkcie Byrona znalazła upust w ich twórczości. Po nieudanej wizycie w domu Byrona, Lady Caroline wysłała mu wiersz Remember Me! (Pamiętaj o mnie!), na który Byron odpowiedział również wierszem: „Nie wątpiej pani, pamiętam o tobie /I twój małżonek o tobie pamięta /Jakże zapomnieć w tak niedługiej dobie/ Żonę niewierną … szatana natręta”.