Cyrhaeddodd Thomas yn Efrog Newydd am ei drydedd taith ar 21ain Ebrill 1953 pan roedd yn cwblhau 'Dan y Wen Allt'. Roedd y Prif Ddangosiad ar Fai 3ydd, 1953 yn Amgueddfa Fogg yn Harvard. Roedd ei ddyledion yn cynyddu a roedd y beilïaid yn ei fygwth. Hefyd roedd ei iechyd yn dirywio yn ystod y cyfnod yma. Roedd yn llewygu yn rheolaidd a chynghorwyd ef gan ei Feddyg i ildio yfed. Yr unig ffordd amlwg allan o’r dyled oedd taith ddarlith Americanaidd arall.

Cysgodd Dylan tan y bore wedyn - y bedwaredd o Dachwedd. Pan ddihunodd, roedd yn achwyn o anawsterau anadlu, ond er hynny, aeth gyda Elizabeth Reitell am ddiod. Ar ôl cwpwl o ddiodydd, dychwelodd i’r Gwesty, dal yn ddi-hwyl, galwyd ei feddyg Milton Feltenstein. Rhoddodd y meddyg ACTH (steroid) i Thomas ond roedd dal mewn poen oherwydd llid y cylla a gowt, felly dychwelodd y meddyg a rhoddwyd mwy o feddyginiaeth i’r bardd.

Cysgodd Thomas eto, ond ddim yn dda a roedd yn achwyn ei fod yn gweld pethau a dioddef o ddeliriwm. Galwyd y meddyg am y trydedd tro a rhoddodd sedatif iddo – hanner gronyn o morphine sulphate, dos annormal o uchel, gyda’r potensial i ladd wrth ystyried cymhlethdodau anadlu’r bardd. Roedd hefyd yn anarferol dros ben i weini’r fath cyhyr i leddfu llid y cylla a gowt.

Cyn i’r meddyg adael, cynghorwyd Reitell ni ddylid gadael Thomas ar ben ei hun. Roedd hefyd yn pryderi byddai deliriwm Thomas yn ei wneud yn aflywodraethus, felly awgrymodd y dylid cael dyn yn bresennol hefyd. Galwodd hi Jack Heliker, arluniwr, i aros gyda Thomas. Siaradodd Thomas gyda Heliker a Reitell wrth iddo gysgu’n ysbeidiol. Sylwodd Reitell bod wyneb Thomas yn troi’n las, felly alwodd Feltenstein eto. Galwodd ef ambiwlans ac aethant â Thomas i ward Argyfwng Ysbyty St Vincent. Dyma pan ffoniodd hi John Malcolm Brinnin. Asiant Thomas, a ddaeth ef ar yr awyren cyntaf posib o Boston i Efrog Newydd a ddaeth yn syth i’r ysbyty mewn tacsi.

Yn yr ysbyty, aeth Thomas mewn a mas o goma am bum niwrnod. Bu farw ar Dachwedd 9fed 1953. Mae Caitlin yn nodi yn ei llyfr : "Roedd Dylan o’r farn rhyfedd bod y beirdd gorau i gyd yn marw’n ifanc a byddai ef byth yn cyrraedd pedwardeg, a roedd cyfnodau pan oedd fel petai’n byw ei fywyd yn ôl y farn yma.( "Dylan had this rather odd view that all the best poets died young and that he himself would never make forty, and there were times when he almost seemed to live his life by that")
 

Nid canlyniad oedd marwolaeth Dylan fodd bynnag, o’i or-yfed. Credir fod ganddo broblemau gyda balans siwgr y gwaed, nid oedd wedi bwyta’n iawn am nifer o ddyddiau cyn ei farwolaeth a roedd y meddyg a’i driniodd wedi gweini chwistrelliad o gortison a morphine ar ddau achlysur. Cyfuniad trasig o ddigwyddiadau achosodd diwedd cynamserol i fywyd un o ysgrifenwyr a beirdd mwyaf clodfawr Cymru. Dychwelwyd ei gorff i Gymru a’i gladdwyd yn Nhalacharn.