Durante los primeros meses de la contienda, Machado no se mueve de Madrid, y prosigue con las colaboraciones en prensa. En septiembre, publica en el semanario "Ayuda" el famoso poema "El crimen fue en Granada", un canto de dolor, rabia y denuncia por el asesinato de Lorca.

El 24 de noviembre empieza la evacuación de intelectuales a Valencia, dispuesta por el gobierno republicano. Machado sale de Madrid con su madre, sus hermanos José, Francisco y Joaquín y las familias de estos últimos. La expedición llega a Valencia el día 26 y, pocos días después, se traslada al pueblo de Rocafort, próximo a la capital levantina. En 1936 mueren Valle-Inclán y Unamuno (el 5 de enero y el 31 de diciembre, respectivamente). La muerte de este último, con Machado camino del exilio, afecta especialmente al poeta.

El 12 de enero de 1937, Machado participa en la Conferencia Nacional de Juventudes Socialistas en Valencia. Unos meses después, el 1 de mayo, lee en un acto público su "Discurso a las Juventudes Socialistas Unificadas". Son los meses álgidos de la guerra y Machado, que tiene 62 años, se siente cansado y está enfermo.

A pesar de su estado, no deja de combatir de la forma en que lo ha hecho hasta ahora: con la palabra. En julio, interviene en el II Congreso Internacional de Escritores, organizado por la Alianza Internacional de Escritores Antifascistas en Valencia como demostración de solidaridad de los intelectuales de todo el mundo con la causa de la República. En ese congreso, Machado lee el discurso de clausura, "Sobre la defensa y la difusión de la cultura".

Continúa con su ferviente actividad en prensa. En plena guerra, colabora en numerosas publicaciones como "La Voz de España", "Ahora", "Ayuda", "Liberación", "Nueva Cultura" o "Frente Rojo". Además, publica en este momento La guerra, el que será su último libro.

En marzo de 1938, ante el avance de las tropas nacionales, la familia Machado y el grupo de intelectuales se traslada a Barcelona. Desde allí, Machado prosigue sus colaboraciones en "Hora de España" y otras, y comienza a publicar en "La Vanguardia" los artículos de una serie que, con el título "Desde el mirador de la guerra", constituye una de las visiones más clarividentes y trágicas sobre la guerra de España escrita en estos años.

El 22 de enero de 1939, justo un mes antes de su muerte y seis días antes de la caída de Barcelona, Machado y su familia abandonan la ciudad en dirección a la frontera francesa. Llegan a ella el día 27, tras un camino lleno de penalidades. Junto a ellos, una multitud de personas se agolpa para pasar a Francia. Machado tiene 64 años y su madre, que también va en el grupo, 88. El día 29 de enero, Machado, su madre y su hermano José llegan al pueblecito pesquero de Collioure y se instalan en el hotel Bougnol-Quintana. El 18 de febrero, el estado de salud de Machado se agrava. Cuatro días después, el 22 de febrero, muere en la habitación del hotel. Su madre, sólo resiste tres días más. Ambos son enterrados en el cementerio de esta pequeña localidad que inspira los últimos versos del poeta: "Estos días azules y este sol de la infancia...".