Больное сердце не дало работать Брюллову весной 1852 года. Он уехал к Титтони, в маленький город Манчано и внезапно умер там 11 (23) июня. Над его могилой на римском кладбище Монте-Тестаччо, среди кипарисов, стоит высокий мраморный саркофаг.
Брюллов был человеком искусства, не только живописцем и рисовальщиком, но при случае и скульптором, театральным декоратором, иллюстратором, художественным критиком. В широких общественных кругах он обострил интерес к искусству, его имя надолго придало значительность Академии художеств. Благоговение перед его творчеством охватывало многих художников: Н. Н. Ге постигал тайны живописи, всматриваясь в его картины; К. Д. Флавицкий пытался подражать «Помпее»; И. Е. Репин уже в 1850-х годах слышал легенды о Брюллове, позднее, восхищаясь им, защищал в спорах «этого гиганта». У Брюллова учились молодые художники - сыновья разных народов, объединенных вокруг России.
Еще давно Н. Н. Ге указывал на то, что в существе творчества Брюллова «заключается возможность своего народного и свободного искусства». Поэтому, не подражая, ему многим были обязаны художники-демократы: благородство гуманистических идей Брюллова и выразительность его композиции, пластики и колорита помогли совершенствованию П. А. Федотова, Т. Г. Шевченко, А. А. Агина и других.
Для советских людей Брюллов остается одним из наиболее привлекательных мастеров русского искусства.