В Боливию Че прибыл в ноябре 1966 года, его отряд, названный Армией национального освобождения, насчитывал около 50 человек. Партизаны действовали в малонаселённой местности между реками Ньянкауасу и Рио-Гранде. Боливийская коммунистическая партия отказала Геваре в поддержке. В отличие от Кубы повстанцы не нашли поддержки и среди местного населения. В итоге боевые действия против боливийских войск, которые партизаны начали вести в марте 1967 года, вскоре приобрели характер ухода от преследования. В Боливии охоту на него возглавил Феликс Родригес, агент ЦРУ.
8 октября 1967 года в ущелье Кебрада-дель-Юро Эрнесто Гевара был ранен в ногу и взят в плен. Его доставили в поселение Ла-Игера, где 9 октября расстреляли, а тело переправили на вертолёте в посёлок Вальегранде и на целые сутки выставили на всеобщее обозрение в прачечной местной больницы. Вечером 10 октября Че Геваре отрезали кисти рук, чтобы потом идентифицировать его личность по отпечаткам пальцев. На рассвете 11 октября тела латиноамериканского революционера и его погибших соратников были тайно закопаны в районе аэродрома. Родригес, который одним из последних видел Гевару живым, позже писал:
«Для него наступил момент истины, и перед лицом смерти он вёл себя мужественно и с достоинством!»
Образ Че Гевары на Пласа-де-ла-Революсьон в Гаване.
Кубинским и аргентинским специалистам удалось обнаружить братскую могилу только лишь в 1997 году, и тогда останки Че Гевары были переданы Кубе. В октябре того же года в Санта-Кларе, там, где он одержал величайшую из своих побед состоялась официальная церемония перезахоронения в специально построенном мавзолее.
Эрнесто Че гевара был женат дважды. В 1955–1959 годах он состоял в браке с перуанской революционеркой Ильдой Гадеа, у них родилась дочь Ильда Беатрис. В 1959 году Гевара женился на кубинке Алейде Марч, у них родились дочери Алейда и Силия и сыновья Камило и Эрнесто.
Че Гевара написал несколько книг на революционную тематику, среди них – «Партизанская война», «Эпизоды революционной войны». «Критические заметки о политэкономии». Также были опубликованы его дневниковые записи разных лет-«Дневник мотоциклиста», «Эпизоды войны в Конго», «Боливийский дневник».
После смерти Че Гевара стал легендарной политической фигурой, одним из символов Кубинской революции, коммунизма и в целом движения сопротивления. Его судьба, моральная стойкость и готовность отдать жизнь за собственные идеалы вдохновила на борьбу многих революционеров по всему миру. Мифологизация личности Гевары произошла очень стремительно, видимо молодому поколению мира того времени не хватало своих героев. Гевара после смерти стал не только мучеником революции, но ещё и идолом хиппи, что ему как человеку авторитарному и аскетичному показалось бы странным.
По популярности Гевара даже превзошёл Кастро, из латиноамериканцев за ним в этот список попал лишь король футбола, бразилец Пеле. В наше время его используют, чтобы выгодно продать футболки, кофейные кружки или бейсболки, среди лидеров продаж «аутентичный берет Че» и зажигалка «Зиппо», наверно такая же, как и та, которой он пользовался в горах Сьерра-Маэстра, чтобы разжечь трубку. Образ Че Гевары на здании Министерства внутренних дел на Пласа-де-ла-Революсьон взят со знаменитого снимка кубинского фотографа Корда 5 марта 1960 года. На нём аргентинец в своём фирменном армейском чёрном берете смотрит на мир горящими чёрными глазами. Таким его запомнил весь свет.