多くの読者を涙行脚させたのが、無限城および地上での鬼舞辻無惨との最終決戦です。甘露寺蜜璃は無惨の放つ広範囲の触手攻撃に果敢に飛び込み、特異な日輪刀で猛攻を加えますが、無惨の圧倒的な攻撃力によって左耳から頬にかけて重傷を負い、左腕をも削ぎ落とされる致命傷を受けます。
それでもなお立ち上がり、無惨を固定するために自らの腕力のみで無惨の触手を素手で引きちぎるという凄まじい執念を見せました。しかし、無惨を太陽光で滅ぼした直後、彼女の生命力は限界を迎えます。
崩壊した戦場で、同じく致命傷を負って視力を失っていた蛇柱・伊黒小芭内の腕の中で、蜜璃は静かに息を引き取ろうとしていました。この最期の瞬間に交わされた会話は、『鬼滅の刃』全編を通しても屈指の名シーンとして知られています。
「私、伊黒さんが好き」「生まれ変わったら、また人間に生まれ変われたら、私のことお嫁さんにしてくれる？」と涙ながらに告白する蜜璃に対し、伊黒は「絶対に幸せにする」と強く誓い、抱き合いながら共に息を引き取りました。
そして物語の最終回（第205話・現代編）では、二人の魂の約束が果たされたことが描かれます。現代の東京で、定食屋を営む夫婦として転生した蜜璃と伊黒（通称・おばみつ）の姿があり、メガ盛り定食を笑顔で食べる蜜璃と、優しく見守る伊黒の幸せな姿が描かれて物語は幕を閉じました。
