L’accident va néanmoins précipiter la mort du duc. Très affecté par les brûlures, le souverain entre peu à peu dans une terrible agonie. Dans son journal, Nicolas Durival note que le monarque est de plus en plus affaibli et qu’on finit par être obligé de le réveiller « par de violents cordiaux ». Stanislas s’éteint le 23 février 1766 à 16h10. Avec la mort de Stanislas Leszczynski, les Duchés de Bar et de Lorraine deviennent français. Les sceaux ducaux furent brisés dès le lendemain de sa mort. Plus tard, lors de la création des départements en 1790, les Révolutionnaires prendront soin de placer La Mothe, haut lieu de la résistance lorraine pendant la Guerre de Trente Ans, dans le département champenois de la Haute-Marne et non dans celui des Vosges, jugé trop lorrain.

Conformément aux dispositions prises en 1737, Stanislas, beau-père du Roi de France Louis XV, avait hérité des Duchés à titre viager, après que le Duc François III eût lui-même renoncé à ses Etats. Un vaste programme à la fois politique, économique et culturel avait donc été mis en place dans le but de préparer les Lorrains à leur prochain changement de nationalité. La Place Royale à Nancy, actuelle Place Stanislas, en était l’incarnation parfaite, elle qui affichait une statue du Roi Louis XV, ainsi que des coqs et des écus d’azur frappés de fleurs de lys.