Durante a guerra contra Miguel, Pedro montou canhões, cavou trincheiras, cuidou de feridos, comeu dentre os soldados mais baixos e lutou sob fogo pesado enquanto homens ao seu lado eram alvejados ou explodidos.[259][260][261][262] Sua causa estava quase perdida até ele tomar a arriscada atitude de dividir suas forças e enviar uma parte para lançar um ataque anfíbio no sul de Portugal. A região de Algarve caiu diante da expedição, que então marchou direto para Lisboa e capturou a capital em 24 de julho.[263] Pedro então seguiu para subjugar o restante do país, porém bem quando o conflito parecia estar direcionando-se para sua conclusão, interveio seu tio espanhol o infante Carlos, Conde de Molina e que estava tentando tomar a coroa de sua sobrinha a rainha Isabel II. Essa guerra maior englobou toda a Península Ibérica e o duque aliou-se com os exércitos espanhóis liberais leais à rainha, derrotando tanto Miguel quanto Carlos. Um tratado de paz foi assinado em 26 de maio de 1834.[264][265]
Pedro sempre gozou de saúde forte durante toda sua vida, exceto por surtos de epilepsia a cada alguns anos.[40][266] Porém a guerra minou sua constituição e por volta de 1834 ele estava sofrendo de tuberculose.[267] Em 10 de setembro Pedro ficou de cama no Palácio Real de Queluz[268][269] e ditou uma carta aberta aos brasileiros em que implorava a adoção da gradual abolição da escravidão: "Escravidão é um mal, e um ataque contra os direitos e dignidade da espécie humana, porém suas consequências são menos prejudiciais para aqueles que sofrem no cativeiro do que para a Nação cujas leis permitem a escravidão. Ela é um câncer que devora a moralidade".[270] Pedro morreu às 14h30min do dia 24 de setembro de 1834 após uma longa e dolorosa doença.[271][272] Conforme seu pedido, seu coração foi colocado na Igreja da Lapa no Porto, enquanto seu corpo foi inicialmente enterrado no Panteão da Dinastia de Bragança na Igreja de São Vicente de Fora, Lisboa.[273][274] As notícias de sua morte chegaram no Rio de Janeiro em 20 de novembro, porém seus filhos foram informados apenas em 2 de dezembro.[275] José Bonifácio, que havia sido removido de sua posição de guardião, escreveu a Pedro II e suas irmãs: "Dom Pedro não morreu. Apenas homens ordinários morrem, heróis não".[276][277]
O então poderoso Partido Restaurador desapareceu instantaneamente com a morte de Pedro.[278] Um julgamento justo do antigo monarca tornou-se possível assim que a ameaça de seu retorno ao poder sumiu. Evaristo da Veiga, um de seus piores críticos e também um dos líderes do Partido Liberal, deixou uma declaração que, de acordo com o historiador Otávio Tarquínio de Sousa, acabou ficando como a visão prevalecente:[274] "o antigo imperador do Brasil não era um príncipe ordinário [...] e a Providência lhe fez um poderoso instrumento da libertação, tanto no Brasil e em Portugal. Se nós [brasileiros] existimos como um corpo em uma Nação livre, se nossa terra não foi rasgada em pequenas repúblicas inimigas, onde apenas anarquia e espírito militar prevalecem, nós devemos muito à resolução que ele tomou em ficar entre nós, em realizar o primeiro grito por nossa independência. [...] Portugal, se fez-se livre da mais escura e degradante tirania [...] se goza dos benefícios trazidos por um governo representativo aos povos educados, ela deve a D. Pedro de Alcântara, cujas fatigas, sofrimentos e sacrifícios pela causa portuguesa lhe deram em alto grau o tributo da gratitude nacional".[279][280]
John Armitage, que viveu no Brasil durante a segunda metade do reinado de Pedro, comentou que "até mesmo os erros do Monarca foram atendidos com grande benefício através de sua influência nos assuntos da pátria mãe. Caso tivesse governado com mais sabedoria, teria sido bem para a terra de sua adoção, porém, talvez, infeliz para a humanidade". Armitage complementou que assim como "o falecido Imperador dos Franceses, [Pedro] também foi uma criança do destino, ou ainda, um instrumento nas mãos da beneficente Providência para o adiantamento de fins grandes e inescrutáveis. Tanto no velho quanto no novo mundo ele doravante estava predestinado a tornar-se um instrumento de mais revoluções, e antes do fim da sua carreira brilhante, mas efémera, na terra de seus pais, para reparar amplamente pelos erros e loucuras de sua vida anterior, por sua devoção cavalheiresca e heroica na causa da liberdade civil e religiosa".[281]