Alexis Carrel életében az Istennek való teljes odaszenteltség a legvilágosabban a mindennapi kitartó imában, a rendszeres gyónásban, a szentmisén való gyakori részvételben és felebarátai áldozatos szolgálatában nyilvánult meg. Tudatosan készült a halála pillanatában bekövetkező Istennel való találkozásra. Tudta, hogy akkor jön az ítélet, mely eldönti örök sorsát.
Önmagára vonatkoztatta a Szentírás intelmét: "Isten nem hagy magából gúnyt űzni. Amit az ember vet, azt is aratja. Aki tehát test szerint vet, testéből is arat majd romlást. Aki ellenben a lélek szerint vet, lelkéből arat örök életet" (Gal 6,7-8). Így imádkozott: "Uram, irányítsd életemet, amikor a sötétségben bolyongok. Megteszek mindent, amit akaratod sugall. Istenem, mielőtt becsukod életem könyvét, add meg a kegyelmet, hogy kiolvashassam belőle, amit még nem tudok. Az életem sivatag volt, mert nem ismertelek. Add, hogy bár ősz van már, ez a sivatag kivirágozzon! Neked akarom felajánlani hátralévő napjaim minden pillanatát. Semmit sem kérek magamnak, csak a te kegyelmedet. Uram, világosíts meg, hogyan segítsek azoknak, akiket szeretek: Uram, a te kezedbe adom át egész semmiségemet."
Halála előtt néhány nappal, 1944-ben pedig ezt mondta egy ismerősének: „Amikor valaki saját halálához érkezik, felfogja az összes dolog semmiségét. Híres lettem. A világ rólam és munkámról beszélt, mégis csak gyermek vagyok az Isten előtt, méghozzá egy szegény gyermek”.
Carrel gyónással, szentmisével és a betegek kenetével készült a halálra. 1944. november 5-én, Párizsban távozott az örökkévalóságba. Az Észak-franciaországi Saint-Gildas-de-Rhuys apátság kápolnájába temették el.
