Regina Maria s-a stins din viaţă pe 18 iulie 1938, la Castelul Peleş, în Sinaia, în urma unei grele suferinţe. A fost înmormântată în curtea Mănăstirii Curtea de Argeş, alături de soţul ei, Ferdinand, şi Carol I şi Elisabeta.
Potrivit testamentului lăsat în urmă, la înmormântare, Regina Maria a dorit să fie îmbrăcată în culoarea "mov cardinal". De asemenea, înainte de a se stinge din viaţă, Regina Maria îşi exprimase dorinţa ca inima sa să fie dusă în Capela Stella Maris din Balcic.
Suferindă încă din 1937, Regina a plecat la 17 februarie 1938 în Italia, la Merano. În aprilie același an, se mută în sanatoriul dr. Lahmann din Weisser Hirsch, lângă Dresda. La 27 iunie, deși medicii o considerau inaptă pentru efortul unei călătorii lungi și obositoare, a luat hotărârea irevocabilă a revenirii în țară spre a-și găsi odihna de veci.
Regina Maria a încetat din viață în ziua de 18 iulie 1938, în castelul Pelișor. În zilele care au urmat, Regele Carol al II-lea împreună cu fiul său Mihai, au îndeplinit dorința testamentară a Reginei Maria. Astfel, trupul i-a fost înhumat în biserica episcopală de la Curtea de Argeș, alături de cel al soțului său, Regele Ferdinand.
Inima Reginei a fost așezată într-o casetă de argint de formă octogonală, iar aceasta a fost introdusă într-o casetă de bijuterii de argint aurit, gravată și ornamentată cu pietre prețioase, primită cadou de nuntă în 1893. Casetele au fost depuse, cu toate onorurile, în capela Stella Maris, la Balcic.
După Dictatul de la Viena și pierderea de către România a teritoriilor sud-dunărene în 1940 (Cadrilaterul), caseta cu inima Reginei a fost luată de la Balcic, fiind așezată într-o criptă special amenajată în stânca muntelui Măgura Branului, într-un sarcofag de marmură. În 1968, regimul comunist a mutat caseta într-un seif al muzeului Bran, pentru ca în martie 1971 să fie adusă în patrimoniul Muzeului Național de Istorie a României.
Din noiembrie 2015, inima Reginei Maria este depusă la Castelul Pelișor din Sinaia.
