1923年春，李蕙仙病逝，梁啟超極為悲傷，此後尿中開始帶血。因不願累及家人，梁一直秘不告人。直到1926年1月，梁啟超懷疑自己罹患癌症，才同意到醫院檢查。醫院診斷後確定是尿血症，但始終找不出病原所在。在丁文江等人的堅持下，梁啟超才進了協和醫院。
協和醫院的大夫仔細檢查後，判定是右腎生瘤，於是決定在3月16日動手術將右腎全部割去。但手術後，梁的尿血癥狀並未好轉。原來主治醫生割掉的是梁啟超健康的腎。
據梁啟勛的《病院筆記》及陳西瀅的《「盡信醫不如無醫」》記載：當梁的腹部剖開之後，醫生們在右腎上並沒有發見腫物或何種毛病，但他們還是將梁的右腎割下了。手術後，梁的尿血症並沒有好轉，醫生們又認為毛病在牙內，因此一連拔去了梁的七顆牙齒，但梁的癥狀仍未好轉。醫生們又說毛病在飲食，讓梁啟超一連餓了好幾天。可是梁的尿血症還是沒有好！醫生們於是說了，他們找不出原因了！
當得知協和醫院實施手術竟然切除梁啟超健康的腎臟後，梁啟超不但不對醫院進行譴責，反而替協和醫院辯護，他說：「雖然經過很重大的手術，因為醫生的技術精良，我的體質本來強壯，割治後10天，精神已經如常，現在越發健實了。」
1927年4月初，梁啟超再到協和住院檢查，醫生檢查後告知，腎功能已完全恢複，但他需要節勞。但梁啟超並不注意休息，1928年再入協和醫院住院。這年6月，他到天津暫住，每天只是讀書娛樂。因為得到了休息，尿血癥狀也有所好轉，只是「偶然隔十天稍稍有點紅」。
9月，梁啟超開始編寫《辛稼軒年譜》。9月24日，梁編至辛稼軒52歲時，痔瘡複發，但他仍不停筆，繼續側坐編寫。此後病情加重，不能再坐，27日入協和醫院住院。醫生怕流血過多，認為不宜用手術割治，只能每日給梁服瀉油。
住院期間，梁啟超無意中搜得辛稼軒軼事二種，於是不顧醫囑，提前出院返回天津。不料他在歸途得了感冒卻不自知，仍筆耕不輟，導致病情加重，從此卧床不起。
11月28日，梁啟超再次住進協和醫院。1929年1月19日下午兩點五十分，梁啟超因醫治無效，溘然長逝，終年56歲。
這部未完成的《辛稼軒年譜》，成了梁啟超的絕筆，他最後時刻錄下的是辛稼軒悼朱熹的幾句話：「所不朽者，垂萬世名。孰為公死，凜凜如生。」