成吉思汗六月到达清水县西江，即今牛头河中游。这时，夏主以中兴府长期围攻，渐不可支，遗使请降，惟求宽限一个月献城，成吉思汗答应了。同年七月壬午，即初四日（公历8月19日）病情加重，七月已丑，即十三日（公历8月25日），成吉思汗病逝（也有记载为七月二十的）于萨里川。“萨里”，当为蒙语，其具体位置不详。有人以为在红堡镇西城村，但从地理特征看，这里地势低洼，三水汇流，东汉隗嚣在西城曾被大水所淹，几乎丧命。成吉思汗以数万之众，兼以诸王那颜之皇家行宫断不会于讯期选西城安营扎寨。

成吉思汗在清水约十多天，从病危到逝世七天弥留之际，处理了两件大事。其一，成吉思汗一生诸事皆达，惟一遗憾的是没有亲自征服金国。但其临终遗嘱为后来的事实证明，他准确地筹划了攻灭金国的战略方针。其二，临终前，再度明确了三子窝阔台为自己的继承人。其后，幼子拖雷监国一年，便集忽里勒台大会，遵照成吉思汗遗嘱，拥戴窝阔台为大汗。

成吉思汗去世后，随行诸王那颜按其生前吩咐秘不发丧，待西夏主如期出城来献，执杀之。成吉思汗灵枢归蒙古途中为保密凡遇生灵一律杀掉。据明代叶子奇的《草木子》记载，成吉思汗初葬时，选一圆木，从中分开，使其中挖空如人形，将其遗体放入埋入地下。这是所谓“干尸”葬法。若以畜皮裹之，且葬在沙漠旱区，则至今遗体应完整无损。

关于其葬地，《草木子》记载：元诸帝陵皆在起辇谷，其国制不起坟垅，葬毕以万骑蹂之，使平，杀骆驼于上，以千骑守之。来岁春，草既生，则移帐散去，弥望平衍，人莫知也。祭时，则所杀骆驼之母为导，视其踯 躅悲鸣之处知葬所也。《蒙古源流》记载：（成吉思汗逝世后）因不能请出金身，遂造长陵共仰庇护，于彼处建立白屋八间，在阿拉坦山阴，哈岱山阳之大谔特克地方。若干年后，人们只知道他安葬在“阿尔泰山阴，肯特山阳”这样一个广域的地带。蒙古人为了便于供奉和祭祀，建立了供奉其英灵和遗物的陵寝，即“成吉思汗八白室”。这是极为特殊的适应游牧民族特点的可以移动的陵寝。成吉思汗陵寝的建立，形成了蒙古人“只祭陵寝，不拜陵墓”的习俗。成吉思汗陵成为蒙古永久供奉成吉思汗的圣地，经蒙元及明前期在大漠南北辗转迁徙，自明中叶移到鄂尔多斯已经有四百多年了。至今祭祀、供奉成吉思汗的达尔扈特组织依然完整地保存着。元世祖忽必烈钦定的农历三月二十一、五月十五、九月十二、十月初三四时大祭和每月初一、初三等小祭活动依然按古代蒙古的传统制度沿袭着。