در بحبوحه این سازماندهی تاریخی اپیدمیولوژی، در زمستان 1965، گراهام ناگهان بیمار شد؛ خودش فکر میکرد که سرماخوردگی باشد. او یک جراح تمام عیار و در اوج کارش بود که این اتفاق افتاد. میراث او دست نیافتنی بود: او جراحی سرطان ریه را با استفاده از روشهای بخش بیماران سل قرن نوزدهم آموخت و آن را متحول کرد. او با استفاده از تنباکو به عنوان یک ماده سرطانزا، تحقیق کرده بود که چگونه سلولهای سرطانی به وجود میآیند. و با وایندر، ارتباط بین سیگار و سرطان ریه را ثابت کرده بود.
در پایان، روگردانی از فرضیهای که خودش آن را ثابت کرده بود، اوارتز گراهام را از پای درآورد. در ژانویه 1957، وقتی سرماخوردگی از بین نرفت، گراهام در بیمارستان بارنز سنت لوئیس آزمایشهای مختلفی را انجام داد. اشعه ایکس نشان داد که مشکل چه و کجا بود: تومور، مجاری نایچه فوقانی را مسدود کرده بود و هر دو ریه پر بود از صدها توده کوچک متاستاز شده سرطانی. گراهام فیلم اشعه ایکس را بدون ذکر نام به همکارش نشان داد. جراح نگاه کرد و گفت، "تومور جراحی نشدنی که امیدی به بهبودش نیست." گراهام سپس با آرامی گفت، "تومور من است."
در 14 فوریه، در حالی که هر هفته اوضاع او وخیمتر میشد، به دوست و همکارش آلتون اوشنر نوشت: "شاید شنیده باشی که من اخیرا به دلیل سرطان نایچه که مثل دزدی شبانه به من حمله کرد، در بیمارستان بارنز بستری بودم. تو میدانی که من سیگار را 5 سال پیش ترک کردم، اما مشکل اینجاست که من 50 سال سیگار میکشیدم."
دو هفته بعد، گراهام هنگام اصلاح صورت سرگیجه گرفت و حالت تهوع پیدا کرد. او را به بیمارستان بردند، چند طبقه بالاتر از اطاق جراحی مورد علاقه اش. به او نیترات خردل تزریق کردند ولی بی فایده بود. دزد همه جا را غارت کرده بود؛ سرطان ریه به غدد لنفاوی، غدد فوق کلیوی، کبد و مغز پیشروی کرده بود. در 26 فوریه، سردرگم، افسرده، از هم گسسته، به کما رفت و در اطاقش فوت کرد.
**
در زمستان 1954، سه سال قبل از مرگش، گراهام مطلبی را در کتابی تحت عنوان "سیگار و سرطان" نوشت که آینده را پیش بینی میکرد. گراهام به این فکر میکرد که با گسترش استفاده از تنباکو در جوامع بشری، چگونه مبارزه خواهد شد. او نتیجه گیری میکند که علم پزشکی به تنهایی نمیتواند از گسترش تنباکو جلوگیری کند. او اعتقاد داشت که تحقیقات دانشگاهی فقط میتوانست اطلاعاتی را در مورد ریسک عوامل در اختیار بگذارد اما حل این مشکل باید سیاسی باشد. او در این باره نوشت، "بی تفاوتی سیاستمداران شاید به دلیل اعتیاد خود آنها باشد که آنها را کور کرده است. آنها چشم دارند که ببینند، اما نمیبینند چون توانایی ترک سیگار را ندارند. همه اینها بر میگردد به این سئوال، آیا رادیو و تلویزیون باید اجازه داشته باشند که برای صنعت سیگار تبلیغ کنند؟ آیا وقت آن نشده است که مسئولان سلامت مردم، خدمات بهداشت عمومی آمریکا، حداقل به مردم هشدار بدهند؟"