1941年，白玉霜越來越感覺力不從心了，一天兩場的高強度演出被迫暫停，等到了醫院一檢查，醫生告知她患上了子宮癌！

這個確診結果猶如晴天霹靂，白玉霜只能待在北京德國醫院的病床上安心養病。說起來是養病，實際上哪能安心，不到半年，白玉霜的病情稍有緩解，李卞氏就急不可耐地催她回來掙錢了。

白玉霜只能拖著病體回到天津，抓緊時間排演新戲，有時候她需要靠人攙扶著才能下車，可是一旦走到戲臺上，她又變得生龍活虎了。大家見白玉霜太辛苦不忍心，白玉霜反而安慰他們說：“我還堅持得住！”

白玉霜心里明白，留給她的時間不多了，一定要把幾出抗日新戲排出來。

誰都想不到，1942年《閨房勸婿》演到中途，白玉霜的病變處突然破裂，導致了大出血，她再也沒能站起來。李卞氏不得不把白玉霜送回醫院，可惜為時已晚，她的病情迅速惡化了。

1942年8月10日清晨，白玉霜病體枯槁，躺在床上忍受著疼痛的煎熬。腫瘤細胞轉移到了肺部與肝臟，她幾度昏迷過去，醒來后突然又有了一些神氣。

外甥王林俯下身，用手帕為她擦拭著不斷滲出的汗珠。只聽見白玉霜用微弱的聲音說：“今世我不后悔，我相信她（李卞氏）于我是有情有義的。”

又竭力掙扎了一番后，白玉霜終于沉入那永恒的黑暗，年僅35歲。

依照封建禮教，成年未嫁女子不能列進祖墳，所以沒有人肯收留她的孤魂，白玉霜只能埋在天津公墓的孤女墳下，石碑上潦草刻著“李桂珍之墓”，連“白玉霜”三個字都沒有留下。

數年后，一個男人摸到了王林家門，說是李永起托他來的。王林一問才知道，李永起后來出了國，結了婚，有了兒孫，如今已經去世，生前曾經囑咐這位朋友回國帶一些美元給白玉霜，算是對這份感情的一點補償。

王林將此事轉告了李卞氏，李卞氏聽完臉色大變，把水杯往地上一摔道：“她的一生，就用這幾個錢來換麼？”