1971年9月場所、玉の海は全勝優勝を果たした。土俵の上で見せた圧倒的な強さは、まさに無敵の横綱そのものだった。しかし、その輝かしい勝利の裏で、体は限界を迎えていた。場所前から慢性的な右下腹部の痛みに耐えながら土俵に上がっていたのだ。
場所終了直後の9月28日、慶應義塾大学病院に入院。診断結果は急性虫垂炎（いわゆる盲腸炎）の破裂による腹膜炎だった。手術は成功し、経過はきわめて順調に見えた。病室では笑顔を見せ、新聞記事を読んだり、見舞いに訪れた知人と談笑したりしていたという。
だが、運命の10月11日朝、退院を翌日に控えた病室で事態は一変する。突如として強烈な胸の苦しみを訴え、倒れ込んだ。蘇生措置も虚しく、午前11時頃に息を引き取った。解剖の結果、判明した真の死因は急性肺血栓塞栓症。脚の静脈にできた血の固まり（血栓）が血流に乗って肺の太い動脈に詰まり、瞬時に心停止を引き起こす恐ろしい病魔だった。
