1938-tól kezdõdõen, a nemzetiszocializmus európai és magyar felerõsödésével párhuzamosan erõsödött fel benne ismét a kivándorlás gondolata. 1939 decemberében meghalt édesanyja, akivel mindaddig nagyon szoros kapcsolatban volt, így 1940 tavaszán, amerikai hangversenykörútján végleg elhatározta, hogy emigrál. Október 8-án Ferencsik Jánossal lépett fel utoljára Budapesten, négy nappal késõbb elutazott. Október 20-án Lisszabonban hajóra szállt, és végleg emigrált.

Amerikában fõként a tudományos munkáit próbálta végezni (délszláv és indián népzene rendezgetésével foglalkozott). Anyagi helyzete folyamatos munkavégzésre kényszerítette, koncertezni csak ritkán tudott. 1941 márciusában, a Columbia Egyetemen délszláv népzenérõl tartott elõadást, nem sokkal késõbb az egyetem díszdoktorává avatta. 1943-ban a Harvard Egyetemen tartott elõadássorozatot az új magyar zene kérdéseirõl, de három alkalom után egészségi állapota összeomlott. 1942 áprilisa óta küzdött leukémiájával, kórházi kezelésének költségeit az amerikai zeneszerzõegyesület fizette.

1942-ben Péter fia is kijutott az Egyesült Államokba, majd besorozták a haditengerészetbe, ahol a Panama-csatornánál kellett szolgálatot teljesítenie. Béla fia feleségével együtt Magyarországon maradt, hasonlóan cselekedett elsõ felesége (elválásuk után is igen jó kapcsolatot ápoltak), ill. barátja, Kodály Zoltán.

1943 májusában, betegágyán, Serge Koussevitzkytõl, a Bostoni Filharmónikusok vezetõjétõl új zenekari mû megírására kapott megrendelést. Utolsó alkotói korszakának elsõ darabjaként néhány hónap alatt megírta a Concertót. Egészségi állapota lassan javult, új mûvek születtek, de a Columbia Egyetem ajánlatát munkája újrafelvételére már nem vállalta el. A nyarat Saranac Lakeen töltötte, itt találkozott Yehudi Menuhinnal, aki a Szonáta szóló hegedûre címû kompozíciót rendelte tõle.

1945 nyarán három új mûvet tervezett: a 3. zongoraverseny, felesége számára, ez a hangszerelés utolsó 17 üteme kivételével elkészült, a Brácsaverseny csak vázlataiban, a 7. vonósnégyes egyáltalán nem. A befejezetlen részeket végül is késõbb tanítványa, Serly Tibor fejezte be.

Hosszas betegeskedés után 1945. szeptember 26-án hunyt el. Temetésén, amely a hartsdalei Ferncliff Cemeteryben zajlott, mindösszesen tíz ember vett részt: felesége, Péter fia, dr. Bátor nevû ügyvédje és neje, Serly Tibor és felesége, Paul Henry Lang zenetudós, Kecskeméti Pál és felesége, akik ugyanabban a házban laktak, mint Bartók, és végül, de nem utolsósorban Sándor György.