到苏联之后,冼星海除了为电影配乐外,还完成了早在国内已开始创作的《第一交响曲》(《民族解放》)。
冼星海到苏联不久,1941年6月22日苏德战争爆发,不懂俄文的冼星海没有办法为战争效力,便想回国。但由于新疆军阀盛世才已露出了**真面目,冼星海一行无法通过新疆返回延安。当时,林彪正在苏联治病。迫于日益严峻的战争形势,林彪不得不中断养病回国。林彪是抗日名将和原黄埔军校的学生,他不仅有专机,还持有国民党政府发给他的边境通行证。冼星海一行原准备扮作林彪的随从、翻译,坐林彪的专机回国。林彪也同意了。然而就在临登飞机之前,林彪却突然变卦,拒绝了冼星海一行的请求,只答应给每个人带封家书。林彪其实是害怕国民党军队查出随行人员的真实身份,自己受到连累。就这样,冼星海发出了给在国内妻儿的最后一封家书。
1941年9月,冼星海一行离开莫斯科,先后转移到苏联的几个加盟共和国。根据中共中央的指示,冬季他又到了蒙古人民共和国,准备取道蒙古回国。但在国境线上受到阻碍,他没有方法回来,只得流浪在乌兰巴托。
1942年12月9日,洗星海不得不辗转到哈萨克斯坦的阿拉木图,以“黄训”的化名取得“政治居留权”。在阿拉木图,冼星海结识了作曲家拜卡达莫夫和萨科里斯基等哈萨克斯坦音乐界的朋友,才摆脱了居无定所、食不果腹的窘境。他又拿起了创作的笔,将许多哈萨克民歌改编程一首首小提琴曲和钢琴曲。他还创作了表现苏联人民反法西斯战争的《第二交响曲》(《神圣之战》)和歌颂苏联民族英雄的交响诗《阿曼盖尔德》、交响组曲《满江红》,撰写了《论中国的民族音乐形式》、《民歌与中国新音乐》等论著。
贫病交加客死他乡然而,1944年1月30日,冼星海抵达哈萨克斯坦的库斯坦奈州后,又处于贫病交加之中。他在《我学习音乐的经过》中这样记述:“生活是相当艰苦,而营养比在阿拉木图更差,自己的衣服和手表等拿去市场出卖,还不够供给几个月生活。
薪金实在是不多,而每天还要忧虑到粮食。膳堂的纸证虽然发给,但膳堂不发给早晚餐营养品,只有月底才能领到,即使领得也只够三四天的粮食。这样的生活,实在是困苦万分。”
冼星海在《我学习音乐的经过》中写道:“1944年12月20日患病时,不能写钢琴协奏曲,而其他宏大的计划亦无从开始。”病中的冼星海虽然体弱不堪,但从1945年1月27日开始至2月15日,他仍然坚持完成了《中国狂想曲》的钢琴部分。1945年初夏,在他身边的犹太族女人(此女知道星海夫人钱韵玲在延安,不求名分,只要照顾冼)的陪同下,冼星海从哈萨克斯坦共和国再次回到战乱中的莫斯科。当时,中共已没有正式代表团常驻莫斯科。重病中的冼星海,走投无路,就到莫斯科外国工人出版社找到了李立三。
李立三1939年11月4日从监狱中释放出来后,被停止了党籍,原来在共产国际的宿舍早已被别人占用。他只得挤住在岳母家中。岳母家的房子也只有约30平方米的一个大间,当中用一幅白布帘相隔。一边是李莎的嫂子、侄子居住,一边是李立三夫妇和岳母(1943年又增加了女儿英娜)三代四口,真是拥挤不堪。但李立三与家人商量后,仍把自己的床铺让给病中的冼星海,自己却挤在临时的地铺上。
经李立三多方奔波联系,一个多月后,在苏联国际救济总会的帮助下,冼星海被送到莫斯科的医院治疗。由于冼星海身患严重的血癌,医院已无回天之力。
4个多月后的1945年10月30日,他病逝在莫斯科的医院中,终年40岁。
李立三夫妇善始善终帮助料理后事,与苏方一起共同为冼星海举行了隆重的安葬仪式。苏方致悼词的是后来为《莫斯科----北京》谱曲的著名音乐家穆拉德里。
最后,冼星海被安葬在莫斯科近郊的一个公墓里,骨灰盛放在一个灰色大理石小匣里,匣子正中镶着一张他的椭圆形照片,周围环绕着缎制的花束,下面刻着金色的俄文字:中国作曲家、爱国主义者、共产党员:黄训。
1945年6月25日,郭沫若应苏联科学院的邀请抵达莫斯科,参加该院成立220周年的庆祝大会。他从李立三那里得知冼星海重病住院的情况后,曾两次计划到医院去看望冼星海,终因日程安排太紧未能如愿。8月16日郭沫若离开莫斯科回国。他回国后不久,得知冼星海在莫斯科病逝的消息,十分悲痛,当即写了《吊星海》的文章,发表在重庆的报刊上。为了表达对冼星海的怀念,毛泽东也题写了挽词:“为人民的音乐家冼星海同志志哀。”
1983年,苏中友好协会应冼星海家属的要求将其骨灰移交中国。