Предстояло завершите всю проделанную работу изданием трудов экспедиции. Но тут генерал-губернатор Г.А. Колпаковский принял решение об увольнении Северцова, так как «в продолжение четырнадцати лет он посещал край лишь непродолжительными наездами для учёных экскурсий». Учёный просил сохранить ему содержание хотя бы на год-два, чтобы закончить обработку памирского материала. «Иначе мне нечем жить», — писал он следующему губернатору — М.Г. Черняеву. Но и тот подтвердил увольнение.

...Зима 1883 года была малоснежной. В январе воронежские дороги были ещё свободны от снега — по ним ездили на колёсах. Северцов ехал вместе со своим соседом из села Петровского (близ Боброва) в Воронеж. Уже смеркалось, когда при подъёме по обледенелому склону экипаж вдруг покатился вниз, на лёд Дона. Колёса проломили тонкий лёд, экипаж и люди оказались в воде. Спутник Северцова и кучер выскочили из коляски, учёный же не успел. Одетый в тяжёлую доху, он по шею погрузился в воду. Когда его вытащили на берег, спросил: «Где портфель?» Потом сделал несколько шагов и упал. Пока ходили за врачом в ближайшую деревню, Северцов скончался от паралича сердца.

«Случай отнял у науки и России одного из самых талантливых и энергичных представителей», — так сказал профессор М. Мензбир на собрании Московского общества испытателей природы.

На 59-м году оборвалась жизнь выдающегося русского путешественника — исследователя Тянь-Шаня и Памира.

Хорошо знакомый с Н.А. Северцовым П.А. Кропоткин отмечал, что если бы Северцов успел опубликовать все свои труды, то был бы признан «одним из выдающихся учёных нашего времени». Не все его произведения ещё опубликованы, но имя Северцова занимает почётное место в истории науки. Столь же известен и его сын, академик А.Н. Северцов, ставший основателем новой науки — эволюционной зооморфологии, «корни» которой можно обнаружить в работах отца, открывшего закон вертикального распространения животных.

Северцов поднимался на многие вершины Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Памира. И всюду он встречал одну и ту же закономерность: каждая совокупность видов животных и растений имеет определённый высотный пояс своего распространения. Прежде всего это связано с изменением климатических условий с высотой.

Над безводными пустынями Средней Азии вздымаются горные гиганты, на их холодных вершинах конденсируется оставшаяся ещё в воздушных массах, пришедших с океана, влага. Она накапливается в ледниках. Ледники порождают реки, несущие воду пустыням. На вертикали в три-четыре километра природные условия меняются от жарких пустынь до пустынь холодных, ледниковых, по существу, арктических. В этих пределах сменяют друг друга те же самые природные зоны, что на поверхности земного шара растянуты на тысячи километров — от полюса до экватора. Поднимаясь по горной долине, Северцов проходил степную и лесную зоны, за которыми следовала зона горных лугов, тундры и «вечных» снегов. В каждой зоне был свой растительный и животный мир.

О закономерностях вертикального и горизонтального распределения животных в Туркестане создал Северцов одну из своих наиболее выдающихся работ. Его собственная «вертикаль жизни» составила лишь 58 лет, 23 из них он отдал путешествиям в труднодоступных пустынных и высокогорных районах. Семь экспедиций провёл Н.А. Северцов. Его последователи справедливо увековечили имя учёного в географических названиях. Величественный пик Северцова — одна из высочайших вершин хребта Петра Великого на Западном Памире. Два ледника носят имя Северцова: один — в истоках памирской реки Кашкадарья, другой — в Заилийском Алатау, на Севере Тянь-Шаня. Среди биологических названий, связанных с именем учёного, — тушканчик Северцова, мышь Северцова и лютик Северцова.