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陈布雷自杀后，傅斯年也产生了自杀的念头。陈槃回忆：“当首都仓皇之日，时有陈布雷、段锡朋二氏之殁，师（傅斯年）因精神上大受刺激，悲观之极，顿萌自杀之念。而师未于此时殉国者，赖傅夫人爱护防范之力也。”
陶希圣也回忆道：“在徐蚌战事失利之后，我到鸡鸣寺去看孟真；历史语言研究所的图书都在装箱，他的办公房内也是箱箧纵横。他告诉我说：‘现在没有话说，准备一死。’他随手的小箧里面藏着大量的安眠药片。”
当时俞大綵准备陪母亲去广州就医，就在俞大綵收拾行装准备陪母赴广州的前一夜，傅斯严赶来阻拦，痛哭流涕道：“你难道不知道哥哥随身带着一大瓶安眠药，一旦有变，他便服毒自尽吗？那时，你将何以自处？”俞大綵听罢，与傅斯严相对涕泣，遂放弃广州之行。幸得夫人看护，傅斯年自杀未遂。
这时，台湾来电催促傅斯年赴台大就任，陈诚也来电催促。接到电报后，傅斯年将自己关在房中三日三夜，绕室踱步，反复吟咏、书写陶渊明《种桑长江边》的诗句，最后决定暂去台湾就职。他原想带全家去台湾，但临行前又让部分亲属留下，说：“共产党对文人还是要用的，我可能很快就回来。”他还留下了许多图书家产。
1949年1月19日，傅斯年飞赴台湾。这日晚，星光惨淡，傅斯年偕夫人俞大綵及胡適走出位于南京“史语所”大院中的家门，一行人在漆黑寒冷的夜色中悄无声息地走着。走出“史语所”大门时，工友老裴噙着眼泪对傅斯年道：“所长，希望您早日回来！”傅听罢，悲不自胜，握住老工友的手作别后，登车仓皇离去。当夜，傅斯年飞抵台北。
【谶语】
1949年1月20日，傅斯年正式就任台湾大学校长。时台大中文系教授黄得时请其题字。傅斯年挥毫写下了“归骨于田横之岛”的短幅相赠。众人顿生凄怆之感，但想不到竟一语成谶。
次年夏，傅斯年患胆结石住院手术，出院时医生劝他至少要在家中休养一周，但台大事务繁多，他根本无法休养。朱家骅回忆道：“在他（傅斯年）去世的前几天，闲谈之中，他忽然对我说：‘你把我害苦了，台大的事真是多，我吃不消，恐怕我的命欲断送在台大了。’当时我只以为他因感觉办事的辛苦，而出此苦语。不意数日之后，便成谶言。”
去世前半年，傅斯年经常在大学的行政会议席上说：“大学的事太麻烦了，真是要命。”傅也常对陈诚戏言道：“我为台大，已心力俱瘁，连我这条命也要赔进去了。”何曾想，这台大校长的职位真的要了他的命。
傅斯年让台大农学院园艺学系拟一个美化校园的计划，于是该系拟出一个“五年计划”，傅斯年看后半开玩笑地说：“五年？未免太长，我实在等不及！”
俞大綵追忆傅斯年去世的前夜：
“他去世的前夕，是一个寒冷的冬夜，我为他在小书室中升炭盆取暖。他穿着一件厚棉袍伏案写作。我坐在对面，缝补他的破袜。因为他次日要参加两个会议，我催他早些休息，他搁下笔抬头对我说，他正在为董作宾先生刊行的大陆杂志赶写文章，想急于拿到稿费，做一条棉裤。他又说：‘你不对我哭穷，我也深知你的困苦，稿费到手后，你快去买几尺粗布，一捆棉花，为我缝一条棉裤，我的腿怕冷，西装裤太薄，不足以御寒。’我一阵心酸，欲哭无泪。
“他起身指着壁上的书架说，这些书，还有存于‘史语所’一房间的书，我死后要留给儿子。我要请董（作宾）先生为他制一颗图章，上刻‘孟真遗子之书’。
“他长叹一声，接着说：‘你嫁给我这个穷书生，十余年来，没有过几天舒服日子，而我死后，竟无半文钱留给你们母子。我对不起你们！’我一向不迷信，难道这几句话就是他的遗言？
“夜深了，窗外吹起一阵寒风，室内盆中的炭，已化成灰，我猛然感到一阵透骨的寒冷。”
【长辞】
1950年12月20日上午，傅斯年出席农复会的会议，讨论农业教育改进和保送台大学生出境深造问题。午后，傅斯年又赶往省议会厅，列席台湾省参议会第五次会议。这天，参议会上所质询的问题全是有关教育行政方面的事务。傅斯年在会上就台大的问题做了发言。大约到了5点40分，参议员郭国基开始质询有关台大的问题。
6时10分左右，傅斯年讲完话走下讲坛，就在即将回到座位时，他突然脸色苍白，步履踉跄，陈雪屏见状，赶紧上前搀扶，傅只说了一句“不好……”便昏倒在陈雪屏身上，再也没有醒来。
医生迅速赶到现场，经诊断傅斯年是脑溢血。此时，陈诚、何应钦、王世杰、程天放、罗家伦、朱家骅等政界要人，学术界人士李济、董作宾、毛子水、萨孟武、英千里、劳榦等纷纷赶来。蒋介石闻讯后，嘱咐陈诚，动员台湾所有名医，不惜代价抢救，并要求陈诚每半小时报告一次傅的病情。
是夜11时23分，傅斯年突然睁开了眼睛，床前众人惊喜交加，以为傅转危为安。医师急忙走过来按了按傅的脉搏，抬手合上了傅斯年的眼皮，一声不吭地退后低下了头，傅斯年就此与世长辞。
次日，台湾省议会副议长李万居向新闻记者宣布，台大傅斯年校长于20日夜“弃世”。李的国语不标准，一个记者将“弃世”听成了“气死”，于是傅斯年被郭国基气死的消息传开，台湾报纸更是报道：“郭大炮”与“傅大炮”交火，“大炮议员郭国基骂倒傅斯年，傅氏绝命身亡”。
听说郭国基气死了校长，台大学生打着“痛失良师”的旗帜，先到殡仪馆瞻仰了校长遗容，然后浩浩荡荡奔向“省参议会”，强烈要求郭国基出来解释。学生们高声怒吼：“郭国基有种你出来，你出来……”冲在前方的学生与阻拦的人员扭打在一起。郭见状偷偷从后门溜走。陈雪屏和李万居等多方劝导说明，学生们还是要郭出面作答。这时天下起了磅礴大雨，台大训导长傅启学冒雨赶到说明真相，悲伤的学生们才默默散去。
12月22日，傅斯年遗体大殓。上千人前来吊唁，国民党元老于右任扶杖前来，陈诚哭得两眼红肿，王宠惠、蒋梦麟、罗家伦、王世杰、朱家骅、李济、董作宾、毛子水、钱穆等人，都前来送别傅斯年。10时30分，傅斯年的遗体送往火葬场，上千人冒着细雨，踏着泥泞道路，跟随其后，哭声雨声混成一片。热泪横流的学生们手执小旗，上书：“校长，回头来瞧瞧我们！”望之令人心碎。台湾记者于衡回忆说：“傅斯年先生逝世，是我采访二十五年中，所见到的最真诚、最感人的一幕。”台湾某报纸的标题为：“天泪人泪，千万人同哭斯人。”
12月31日，台湾大学举行傅斯年追悼大会。礼堂正中，悬挂着蒋介石亲笔书写的“国失师表”的挽章，国民党高级官员、名人学者的挽章、挽联分挂两旁。蒋介石亲临致祭，各界要人纷纷前来。据统计，当时各界致送挽联达270余副，挽诗60余首，挽词20余首，祭文6篇，唁电唁函90余封。各报章、杂志、专刊登载纪念文章110余篇。
中央研究院历史语言研究所同人的挽联是：“廿二载远瞩高瞻，深谋长虑，学术方基，忍看一瞑；五百年名世奇才，闳中肆外，江山如此，痛切招魂。”
台湾大学全体师生的挽联曰：“早开风气，是一代宗师，吾道非欤？浮海说三千弟子；忍看铭旌，正满天云物，斯人去也，哀鸿况百万苍生。”
傅斯年去世后，台大仿照美国弗吉尼亚大学为总统杰斐逊在校园内建造陵墓的成例，为傅斯年在校内植物园建造陵墓。傅的墓室在罗马式纪念亭下，墓前立有无字碑，修有喷水池及兵工署捐赠的纪念钟，钟上铸有傅提出的“敦品励学，爱国爱人”八字校训。1951年12月20日，傅斯年逝世一周年忌日之际，台大为傅斯年举办了安葬仪式。这日，由傅的同窗好友罗家伦前导，台大学生会主席罗锦堂手捧骨灰盒，校长钱思亮主持，将傅斯年的骨灰安葬在纪念亭内的大理石墓中。自此，此处被命名为“傅园”，纪念钟被称为“傅钟”。“傅钟”每节上下课都会响21声，因为傅斯年曾说：“一天只有21小时，剩下3小时是用来沉思的。”
傅斯年逝世后，胡適说：“中国失去了他最忠实的爱国主义者。”
在海峡对岸的陈寅恪辗转得知傅斯年的死讯后，悲从中来，于当年的12月赋诗悼念，诗云：“不生不死最堪伤，犹说扶馀海外王。同入兴亡烦恼梦，霜红一枕已沧桑。”这是当时中国大陆对傅斯年唯一的一份文字纪念。
【赞誉】
沈尹默曾对朱家骅说：“傅孟真这个人才气非凡！”
何兹全曾这样评价老师傅斯年：“傅先生是20世纪中国史学界、国学界大师级人物。如果用‘最好的’、‘最有创始性、突破性’做标准，20世纪前半纪史学、国学方面的学者，称得起大师级的人物的，在我看来也就是梁启超、王国维、胡適、陈寅恪、郭沫若、傅斯年、顾颉刚、陶希圣、钱穆等几个吧。”
考古学家张光直称赞傅斯年的《夷夏东西说》是20世纪中国学术界“最好的”、“最有创始性、突破性”、“能够使用创始性和突破性这种超级词汇来描写的”伟大的学术篇章。
胡適追悼傅斯年的文章中有这么一段：“孟真是人间最希有的天才。他的记忆力最强，理解力也最强。他能作最细密的绣花针功夫，他又有最有胆的大刀阔斧本领。他是最能做学问的学人，同时他又是最能办事，最有组织才干的天生领袖人物。他的情感是最有热力，往往带有爆炸性的；同时他又是最温柔、最富于理智、最有条理的一个可爱可亲的人。这都是人世最难得合并在一个人身上的才性，而我们的孟真确能一身兼有这些最难兼有的品性与才能。”
胡適称赞傅斯年道：“他这样的人，无论在什么地方都能发挥其领袖才干。”“我总感觉，能够继续他的路子做学问的人，在朋友当中也有；能够继续他某一方面工作的人，在朋友中也有；但是像他这样一个到处成为道义力量的人还没有。”
罗家伦说，傅斯年是元气淋漓的人，他以“纵横天岸马，俊奇人中龙”来形容傅斯年的才气与风格，他认为傅斯年“所代表的是天地间一种混茫浩瀚的元气。这种淋漓元气之中，包含了天地的正气，和人生的生气！”
罗家伦在《元气淋漓的傅孟真》中写道：“孟真的号召力和攻击精神，则与伏尔泰（Voltare）相似。他们都愿意为自由和开明而奋斗。对于黑暗和顽固有强大的摧毁力，而且爱打抱不平，也是相似之处。不过伏尔泰不免刻薄，而孟真则坦白率真。”
李济对罗家伦言道：“你说孟真与伏尔泰有相像之处，在反对愚昧一点，的确相像。最可惜的是伏尔泰活到八十四岁，把他要写的都写完了，但孟真只活到五十四岁就死了。他满肚子的学问，满肚子的见解，正在成熟的时候，正在开始写的时候，忽然死去真是最可伤心的事，不可补偿的损