经李医官初步诊治，林森的血压为86－198mmHg，脉搏紧张度甚大，右侧上下肢均不能运动，言语困难，口角歪斜。后中央医院又先后有八位医生赶到国府会诊，诊断是脑溢血症。
各方高度关注林森病情
林森突遇车祸，还有一种通行的说法，即5月10日，林森在国民政府公毕，在回官邸的路上，与一车相撞，汽车反弹到路边的树上，林森头部受到震动，当时只是略感不适。至12日上午准备赴国府出席外国大使递交国书仪式，上车后感到右脚发麻，动作困难，在将要到达国府时突然晕厥。之后的三天中，国民政府未作任何报道。直到5月16日，才在《中央日报》上发布了这样一条消息：
林主席自十二日起，政躬违和，经疗治已逐渐恢复健康，惟尚须休养，暂不接见宾客。
此后，几乎每天都由文官处发布林森的病情公告，在《中央日报》上对外公布，包括血压、呼吸、脉搏等。中共中央在重庆出版的《新华日报》，以及重庆各主要报纸，根据文官处发布的消息，每天也刊出了有关林森病况的报道。
在林森的病情稍稍稳定后，即于5月26日由国民政府迁回林园官邸继续休养。
自林森车祸后，各方对此事都十分关注。美国总统罗斯福、英王乔治等特发来电报表示慰问，美国大使、苏联大使等外国使节也前往探视林森的病况。
中共中央主席毛泽东亦对林森的病情表示了慰问，并特意委托周恩来为代表前往林森的林园官邸探视。周恩来前往探视后，发现林森所住的双河桥官邸靠近新建成的成渝公路，林森躺在病榻上就能听见不远处汽车的轰鸣声。为此，周恩来特向重庆当局建议，将这条路进行改道，以确保林森主席能安静地休息。很快，当局责成有关施工单位，将成渝公路进行了改道。
此后，林森病情一直不太稳定。至7月31日，病情开始恶化，8月1日下午7时零4分，林森在双河桥官邸病逝，终年76岁。
国民党举行隆重国葬
林森逝世后，重庆的《中央日报》、《新华日报》等主要报纸，都刊载了国民政府文官处发布的林森患病经过的公告及逝世的消息。中共解放区的报纸也迅速报道了林森逝世的消息。
