1223年2月，木华黎亲自率大军围攻风翔，围攻月余久攻不下，时下的木华黎戎马一生已经鞍马劳顿，自己感觉身心疲惫力不从心了，木华黎留下重兵驻渭水南，自己率兵返回蒙古草原。在返回途中，经过山西闻喜县病重，不幸病逝，终年54岁。后来成吉思汗亲自攻打凤翔，并对诸将说："要是木华黎在世，我就用不着来此督战了！"
治国才能又远胜于成吉思汗
正是在木华黎的经营使得蒙古汗国盈得了各民族的支持，大多数人都认为这是一个能把中国救出唐代以来数百年内乱的政权，这对后来蒙古入主中原，起到了很大的作用。而木华黎本人，在这一时期也获得了相当多的非蒙古人，特别是汉族各阶层人士的支持。
木华黎一生对成吉思汗的事业鞠躬尽瘁、死而后已。1321年，元朝英宗皇帝追谥木华黎为忠武鲁国王。
