Com a Revolução de 1930, ele perdeu seu posto e retornou ao país determinado a lutar pela modernização econômica. A campanha do petróleo (na qual Lobato viajou pelo Brasil fazendo discursos, enviando cartas, e fazendo com que todo o país soubesse da importância do petróleo para o desenvolvimento nacional) acabou colocando-o contra a ditadura de Vargas, e ele foi preso em 1941.
Este foi um período bastante difícil em sua vida, durante o qual dois de seus filhos morreram também. Aflito, em 1946 tentou viver na Argentina, mas o frio provou ser demasiado para a sua saúde. Quando ele morreu em 4 de julho de 1948, deixou para trás mais de cinquenta obras literárias, a maioria para crianças, além de suas inúmeras traduções, geralmente, de inglês, de clássicos da literatura.