دکتر مصدق تا اواخر پاییز 1345 سمشی در احمدآباد روزگار گذراند و پس از آن به سبب بروز عوارض سرطان دهان برای مداوا به تهران منتقل گردید و معالجات وی در تهران تحت نظر فرزندش دکتر غلامحسین مصدق صورت پذیرفت به نحوی که منصور مهدوی می نویسد: در این بین فرزندان دکتر مصدق سعی نمودند تا مقدمات انتقال او را به اروپا فراهم نمایند تا در آن جا مداوای کامل بر روی وی انجام پذیر، اما دولت، اجازه ی چنین کاری را به آن ها نمی داد!
دکتر غلامحسین مصدق وضع بیماری، روند آن و مرگ پدرش را این گونه تشریح می کند:
«بیماری او با متورم و قرمز شدن گونه های صورت و تاول زدگی سقف دهان آغاز می شود پزشکان تاول سقف را مشکوک به سرطان تشخیص دادند. قرار شد محل تاول را با اشعه کوبالت بسوزانند، این عمل، هفته ای سه روز در بیمارستان مهر انجام می گرفت. پس از چند جلسه، عضلات گردن او متورم می شود و برای رفع تورم که با درد نیز همراه بود پزشکان کوبالت را قطع کردند و قرص مسکن تجویز نمودند.
کوشش در معالجه او همچنان ادامه داشت. درد گردن و گلودرد شدت پیدا کرد به نحوی که با اشکال غذا می خورد به سبب ضعف ناشی از نخوردن غذا بر اثر گلودرد و مصرف قرص های مسکن، زخم معده اش عود کرد و دچار خونریزی معده شد. تزریق خون به علت ضعیف شدن کلیه ها که تحمل جذب خون نداشتند، مؤثر نیافتاد. از نیمه شب 14 اسفند به بیهوشی رفت و سرانجام در سحرگاه همان روز در بیمارستان نجمیه درگذشت.»
بدین سان دکتر مصدق پس از 87 سال زندگی در 14 اسفند 1345 فوت کرد. بر جنازه دکتر مصدق آداب مسلمانی جاری شد. دکتر یدالله سحابی بدن او را غسل داد و آیت الله حاج سیدرضا موسوی زنجانی که یکی از روحانیون فعال نهضت مقاومت ملی بود، بر او نماز گزارد.

متن وصیت نامه
وصیت نامه ای از دکتر مصدق به جا مانده است. این وصیت نامه به شرح ذیل است؛
(1) وصیت می کنم که فقط فرزندان و خویشان نزدیکم از جنازه من تشییع کنند و مرا در محلی که شهدای 30 تیر مدفونند دفن نمایند.
(2) بدون سند رسمی یا نوشته به خط و امضای خود به کسی مدیون نیستم.
(3) نظر به اینکه طبق اسناد رسمی ثبت شده در دفتر اسناد شماره 39 تهران منافع دو ساله از خانه و مستغلاتی که به فرزندان خود بخشیده ام پس از مرگ تعلق به اینجانب دارد به شرح ذیل:
الف- منافع خانه واقع در کوچه ازهری ملک خانم ضیاءاشرف بیات مصدق سند شماره
ب- منافع چهار دانگ از خانه هایی که در آن سکونت داشتیم ملک آقای مهندس احمد مصدق سند شماره
ج- منافع خانه مسکونی همسر عزیزم ملک آقای دکتر غلامحسین مصدق سند شماره
حق الارض عمارت دو اشکویه و دو گاراژ از ملک دکتر غلامحسین مصدق سند شماره که در سال به یکصد و بیست هزار ریال (دوازه هزار تومان قطع شده)
د- مستغلات واقع در خیابان ناصرخسرو ملک بانو منصوره متین دفتری سند شماره از بابت منافع سال اول مبلغی که در صورت جداگانه تنظیم شده به اشخاص مفصله در آن صورت بپردازند هر چه باقی ماند برای نماز و روزه و حج این جانب به کار برند و از عواید سال دوم قطعه زمینی برای باشگاه دانشجویان دانشگاه تهران مناسب باشد با نظر نماینده آقایان خریداری شود. چنانچه آقایان دانشجویان قطعه زمینی در اختیار داشته باشند مبلغ مزبور به نماینده یا نمایندگان قانونی آقایان دانشجویان تحویل دهند که آن ها خود مبلغ مزبور را صرف تعمیر ساختمان جدید آن بنمایند. چنانچه وصیت نامه دیگری از نوشتجات غارت شده یا در خانه نزد دیگران است از درجه اعتبار ساقط است.
احمدآباد 20 آذرماه هزار و سیصد و چهل و چهار هجری شمسی دکتر محمد مصدق.
در 14 اسفند 1344 که دفترچه یومیه نوشتجات خود را دیدم ملاحظه شد که طبق سند رسمی تنظیمی در دفتر اسناد رسمی شماره 39 منافع خانه واقع در کوچه ازهری را به خانم ضیاء اشرف بیات مصدق بخشیده ام و طبق نوشته مورخ 3 تیرماه 1338 به آقای مجید بیات وکالت داده ام دفتر اسناد رسمی را امضا نماید بنابراین پردخت وجه دو سال بعد از حیاتم مربوط به میل و استطاعتی است که خانم ضیاء اشرف داشته باشد. به طور خلاصه می تواند تمام یا قسمتی و یا هیچ پرداخت نکند.
                                                                       دکتر محمد مصدق

منابع:
1- مهدوی، منصور. فراز و فرود زندگی دکتر محمد مصدق: صص 293- 296.
2- نجاتی، غلامرضا. تاریخ بیست و پنج ساله ایران: صص 152- 153.
3- نجاتی، غلامرضا. در کنار پدرم؛ مصدق: صص 228- 229.