آیت‌الله طالقانی در شامگاه 18 شهریور سال 1358 و در سن 68 سالگی درگذشت. پیکر او را در بامداد نوزدهم شهریور برای وداع آخر به مسجد دانشگاه تهران منتقل کردند. جمعیت زیادی برای وداع با او در دانشگاه تهران جمع شدند. سپس، مراسم تشییع در روز نوزدهم شهریور با حضور جمعیت بزرگی از علاقه‌مندان ایشان از دانشگاه تهران تا بهشت زهرا انجام شد.
ازدحام جمعیت در بهشت زهرا در روز نوزدهم شهریور باعث شد که تدفین پیکر او در آن روز امکان‌پذیر نشود و در نتیجه، دفن پیکر طالقانی در بامداد روز بعد یعنی بیستم شهریور 58 انجام گرفت.