Il 7 giugno 1984, in vista delle imminenti elezioni europee, Berlinguer tenne un comizio in piazza della Frutta a Padova. Durante l'intervento, mentre si apprestava a pronunciare la frase «Compagni, lavorate tutti, casa per casa, strada per strada, azienda per azienda!», fu colpito da un ictus che lo costrinse a una pausa. Pur palesemente provato dal malore, Berlinguer continuò il discorso fino alla fine, nonostante la folla, dopo i cori di sostegno, urlasse: «Basta, Enrico!». Alla fine del comizio rientrò in albergo, dove si addormentò sul letto della sua stanza, entrando subito in coma. Dopo il consulto con un medico, venne trasportato all'ospedale di Padova e ricoverato in condizioni drammatiche.
Morì quattro giorni dopo, l'11 giugno, a causa di un'emorragia cerebrale. Il comunicato del sovrintendente sanitario affermò che il politico sardo era venuto a mancare alle ore 12:45.
Il Presidente della Repubblica Sandro Pertini, che si trovava già a Padova per ragioni di Stato, si recò in ospedale per constatare le condizioni di Berlinguer. Fece in tempo a entrare in stanza per vederlo e baciarlo sulla fronte. S'impose, poche ore dopo il decesso, per trasportare la salma sull'aereo presidenziale, dicendo:Al suo funerale, svoltosi a Roma il 13 giugno, partecipò più di un milione di persone: mai nell'Italia repubblicana si era avuta una manifestazione di tale ampiezza nei confronti di una figura politica. Erano presenti sul palco numerose figure istituzionali e politiche internazionali, in special modo dell'area comunista (tra di essi Gorbačëv, ZhaZiyang, Arafat, Carrillo, Marchais), ma anche di altre estrazioni come il laburista Piet Dankert, oltre che larga parte della scena politica e istituzionale italiana.
Commovente fu il saluto di Pertini: il presidente si chinò con la testa sopra la bara, baciandola tra gli applausi dei presenti. Sonori fischi, che ricambiavano quelli ricevuti da Berlinguer al congresso socialista, si levarono invece quando Nilde Iotti citò il presidente del Consiglio Bettino Craxi, al quale nell'ospedale di Padova era stata impedita da Marco Berlinguer la visita al capezzale del padre. Persino il segretario del MSI Giorgio Almirante si recò a rendere omaggio al feretro dell'avversario, suscitando lo stupore della folla in coda per entrare nella camera ardente. A ricevere Almirante fu Gian Carlo Pajetta, al quale venne dato l'incarico di pronunciare l'orazione funebre di Berlinguer. Il corteo con la bara sfilò dalla sede del PCI, in via delle Botteghe Oscure, a piazza San Giovanni, rendendo palese l'ammirazione che una larga parte dell'opinione pubblica italiana aveva nei confronti di Enrico Berlinguer.
