توفي في مصر وله من العمر ثلاث وتسعون سنة ودفن قرب المقطم. ونقل الحافظ الذهبي في سير أعلام النبلاء عن وفاته: «لما احتضر عمرو بن العاص قال كيلوا مالي فكالوه فوجدوه اثنين وخمسين مدا فقال من يأخذه بما فيه يا ليته كان بعرا[2]»، «ثم أمر الحرس فأحاطوا بقصره فقال بنوه ما هذا فقال ما ترون هذا يغني عني شيئا»
«قال عمرو بن العاص عجبا لمن نزل به الموت وعقله معه كيف لا يصفه فلما نزل به الموت ذكره ابنه بقوله وقال صفه قال يا بني الموت أجل من أن يوصف ولكني سأصف لك اجدني كأن جبال رضوى على عنقي وكأن في جوفي الشوك وأجدني كأن نفسي يخرج من إبرة» وقال «حين احتضر اللهم إنك أمرت بأمور ونهيت عن أمور تركنا كثيرا مما أمرت ورتعنا في كثير مما نهيت اللهم لا إله إلا أنت ثم أخذ بإبهامه فلم يزل يهلل حتى فاض رضي الله عنه» و«جزع عمرو بن العاص عند الموت جزعا شديدا فقال ابنه عبد الله ما هذا الجزع وقد كان رسول الله صلى الله عليه وسلم يدجميل ويستعملك قال أي بني قد كان ذلك وسأخبرك إي والله ما أدري أحبا كان أم تألفا ولكن أشهد على رجلين أنه فارق الدنيا وهو يحبهما ابن سمية وابن أم عبد فلما جد به وضع يده موضع الأغلال من ذقنه وقال اللهم أمرتنا فتركنا ونهيتنا فركبنا ولا يسعنا إلا مغفرتك فكانت تلك هجيراه حتى مات»[3]
وذكر أبو العباس المبرد أنه لما حضرت الوفاة عمرو دخل عليه ابن عباس فقال: «دخلت على عمرو بن العاص وقد احتضر، فدخل عليه عبد الله بن عمرو فقال له: يا عبد الله، خذ ذلك الصندوق، فقال: لا حاجة لي فيه، قال إنه مملوء مالاً، قال: لا حاجة لي به، فقال عمرو: ليته مملوء بعراً قال: فقلت: يا أبا عبد الله، إنك كنت تقول: أشتهي أن أرى عاقلاً يموت حتى أسأله كيف يجد فكيف تجدك قال: أجد السماء كأنها مطبقة على الأرض وأنا بينهما، وأراني كأنما أتنفس من خرت إبرةٍ، ثم قال: اللهم خذ مني حتى ترضى. ثم رفع يديه فقالت: اللهم أمرت فعصينا، ونهيت فركبنا فلا بريء فأعتذر، ولا قوي فأنتصر، ولكن لا إله إلا الله ثلاثاً، ثم فاظ.»
«قال عمرو بن العاص عجبا لمن نزل به الموت وعقله معه كيف لا يصفه فلما نزل به الموت ذكره ابنه بقوله وقال صفه قال يا بني الموت أجل من أن يوصف ولكني سأصف لك اجدني كأن جبال رضوى على عنقي وكأن في جوفي الشوك وأجدني كأن نفسي يخرج من إبرة» وقال «حين احتضر اللهم إنك أمرت بأمور ونهيت عن أمور تركنا كثيرا مما أمرت ورتعنا في كثير مما نهيت اللهم لا إله إلا أنت ثم أخذ بإبهامه فلم يزل يهلل حتى فاض رضي الله عنه» و«جزع عمرو بن العاص عند الموت جزعا شديدا فقال ابنه عبد الله ما هذا الجزع وقد كان رسول الله صلى الله عليه وسلم يدجميل ويستعملك قال أي بني قد كان ذلك وسأخبرك إي والله ما أدري أحبا كان أم تألفا ولكن أشهد على رجلين أنه فارق الدنيا وهو يحبهما ابن سمية وابن أم عبد فلما جد به وضع يده موضع الأغلال من ذقنه وقال اللهم أمرتنا فتركنا ونهيتنا فركبنا ولا يسعنا إلا مغفرتك فكانت تلك هجيراه حتى مات»[3]
وذكر أبو العباس المبرد أنه لما حضرت الوفاة عمرو دخل عليه ابن عباس فقال: «دخلت على عمرو بن العاص وقد احتضر، فدخل عليه عبد الله بن عمرو فقال له: يا عبد الله، خذ ذلك الصندوق، فقال: لا حاجة لي فيه، قال إنه مملوء مالاً، قال: لا حاجة لي به، فقال عمرو: ليته مملوء بعراً قال: فقلت: يا أبا عبد الله، إنك كنت تقول: أشتهي أن أرى عاقلاً يموت حتى أسأله كيف يجد فكيف تجدك قال: أجد السماء كأنها مطبقة على الأرض وأنا بينهما، وأراني كأنما أتنفس من خرت إبرةٍ، ثم قال: اللهم خذ مني حتى ترضى. ثم رفع يديه فقالت: اللهم أمرت فعصينا، ونهيت فركبنا فلا بريء فأعتذر، ولا قوي فأنتصر، ولكن لا إله إلا الله ثلاثاً، ثم فاظ.»