Покончил с собой в гостиничном номере в итальянском Дуино, повесившись на оконном шнуре. Самоубийство Больцмана связывают с депрессией, вызванной тем, что идеи развиваемой им статистической физики в то время не находили понимания в физическом сообществе. На могильном камне Больцмана выбита установленная им формула


связывающая энтропию термодинамического состояния с числом соответствующих микросостояний . Коэффициент Дж·К−1 носит название постоянной Больцмана.