周佛海被改判为无期徒刑之后才略微喘了一口气，心脏病却复发且日益严重，并引起多种并发症。因在狱内得不到很好的治疗和照顾，周佛海的病情一天比一天严重，情绪也一天比一天坏。
杨淑慧为了让周佛海保外就医，曾请大律师章士钊给司法部部长谢冠生写信，问他有没有什么办法让周佛海保外就医。
谢冠生看过章士钊的信，断然拒绝道：“我这个司法部长是有权批准犯人保外就医，但周佛海这个案子太特殊，我没有这个胆子。”
周佛海的病情日益严重，杨淑慧请求监狱长改善周在监狱内的生活条件。经杨淑慧再三请求，监狱长同意撤去了看守监视，由杨淑慧在外面雇请护理人员进来，进行24小时看护。
这时，周佛海已病入膏肓，全身肌肉销尽，形销骨立。
周佛海在死亡线上挣扎了将近一年。他在死前一两个月变得不能睡，不能坐，只好将被褥高高叠起，伏在上面日夜喘息、呻吟，特别是最后38天，更是不断惨呼嚎叫，痛苦万状。有人说这就是天谴，活着比绑赴法场一枪毙命还要难过痛苦。
1948年2月28日，这天是正月初五，周佛海口鼻流血不止，一阵哀嚎过后，油尽灯灭，在南京老虎桥监狱结束了他反复无常的罪恶的一生，时年51岁。
周佛海死后，他的尸体停放在南京新街口万国殡仪馆，杨淑慧用她珍藏了多年的一口贵重的楠木棺材为周装殓。
1948年清明。杨淑慧带着儿子周幼海等亲属和几名周佛海过去的贴身副官，将周佛海的棺木运到南京汤山永安公墓，在半山腰的一块空地方，找到了一个穴位，将周佛海草草地埋葬在一个无人知晓的地方。
