عاد عزيز عثمان إلى منزله، في وقت متأخر من الليل، لكن جافاه النوم، فظل ساهرًا حتى الساعة الثانية صباحا ًثم توجه إلى فراشه. وعند الساعة الثالثة صباحًا، استيقظ عزيز مفزوعًا من نومه، وأيقظ الطبّاخ الخاص به والذي كان يبيت معه، وطلب منه أن يحضر له "فوار" وأعد له كوبًا، ثم طلب منه أن يحضر له زجاجة مياه غازية «كوكاكولا»، وشرب منها قليلاً، لكن شعر بازدياد التعب، فأخذ يصيح على الطباخ بأن يقوم بالاتصال بالطبيب، لكن الطبيب اعتذر عن عدم الحضور في هذه الساعة المتأخرة من الليل. شعر عزيز عثمان بأنه يحتضر، فطلب من الطباخ أن يستدعي شقيقتيه، يطلبهما للحضور في أسرع وقت ممكن، حيثما حالته تزداد سوءًا، وفوجئ بالفنان جثة هامدة وسط الغرفة، وقد سقطت منه زجاجة المياه الغازية، بحسب ما نشرته الكواكب في 12 يوليو 1954. وبعد مرور ساعة حضرت الشقيقتان، واللتان انهمرتا في بكاء شديد، بعد رؤية شقيقهما، وعلق المخرج حلمي رغبة الذي علا وجهه الدهشة فور سماعه عن وفاة عزيز عثمان قائلاً: «لقد كان بصحبتي أنا وأصدقاء لنا، وتم الاتفاق فيما بيننا على أحد الأفلام، وكنت سوف أرسل له عقد الاتفاق بعد ذلك بيومين، لكنه أصر على أن أرسله في صباح اليوم التالي لتوقيعه، لكنه لم يلحق أن يقوم بالتوقيع على العقد، وهذا قضاء الله وقدره». كان عزيز عثمان، يسخر من المرض، وإذا زار مريضاً من أصدقائه، ينصحه بمغادرة الفراش، وعدم الاستماع لنصائح الأطباء، وكان دائم التحدي للمرض، بالرغم من أنه كان مريضًا بالقلب، ودائماً ما كان يرفض أو يخضع لتعليمات الأطباء، وكان أيضاً يعتكف في فراشه للراحة، وفي يوم وفاته شعر برغبة في النوم، وبعدما ترك أصدقاءه حلمي رفلة، وآخرين من الوسط الفني، ذهب إلى منزله في الساعة الحادية عشرة، وفي الثانية صباحًا، شعر بحالة إحياء شديدة، وطلب من الطباخ أن يقوم بالاتصال بشقيقتيه، لكنه توفي، ولفظ أنفاسه متأثرا بآلامه، في 9 يوليو عام 1954.
