1798年4月，英军收到情报指法军正在土伦准备大规模远征，而且目的地不明；同时间，奥地利又在1797年10月签署《坎波福尔米奥条约》，退出第一次反法同盟，使英国形势进一步受孤立。而要令奥地利重新加入战场，则有必要在地中海海域部署英国舰队，以确保其南部领土及保护国双西西里王国的安全。有鉴于此，圣文生接到上级指示，要派出一小队舰队往地中海进行侦察，而刚刚在1798年4月底重返其旗舰的纳尔逊遂立即受命出发，带领三艘战列舰及四艘巡防舰开赴土伦。另一方面，英政府内部又决定要重新在地中海派驻一定规模的海军，于是将本土剩余的战舰都发往地中海，使本土海域再无多余战舰应付未来可能发生的入侵行动。在5月24日，圣文生从本土接收八艘战列舰后，同日即派十艘去加入纳尔逊一行。
不过，纳尔逊一行的进展却不太顺利。他的船队在5月21日于萨丁尼亚对开海域遇上风暴，碰巧旗舰HMS先锋号（HMSVanguard）舰长爱德华·贝里上校（Captain Edward Berry，后为爵士）不善航行，导致旗舰桅杆被强风完全吹断。后在HMS亚历山大号（HMSAlexander）舰长亚历山大·波尔上校（Captain Alexander Ball，后为爵士）协助下，先锋号唯有被拖到萨丁尼亚一带海岸抢修。而就在船队出现事故前一天，拿破仑·波拿巴将军率领大规模舰队由土伦出发，该舰队阵容庞大，拥有13艘战列舰，以及400艘载满*队军**的运输船。这支庞大的舰队虽然曾驶经萨丁尼亚海域，但纳尔逊的先锋号正在岸边修理，所以未有发现法军行踪。纳尔逊维修旗舰时，下令所有巡防舰驶走，约定十日后在另一地点会合，但是旗舰维修的时间比想像中长，结果纳尔逊和他的战列舰群要到第十一日，即6月9日才驶至约定地点，这时他的巡防舰群已经驶回直布罗陀，不知踪影，纳尔逊的船队顿失巡防舰群的支援。而庆幸的是，在早两天前的6月7日，由部将托马斯·特罗布里奇奉圣文生之命带来的十艘战列舰终于与纳尔逊会合，及时让纳尔逊组成了一支战列舰队，可是他对法国海军身在何方，茫无头绪。
为追寻法军去向，纳尔逊最初在意大利海域巡察，其后获悉情报指法军在西西里对开，于是下令舰队向南驶去。在6月17日，纳尔逊又派特罗布里奇往那不勒斯进行会谈，获当地表态支持，但态度颇为含糊，同时特罗布里奇在当地取得确实情报，指法军正前往马耳他。未几，在6月22日，纳尔逊在西西里以南，从一艘中立的商船获得另一线报，指法舰从圣约翰骑士团手上夺得马耳他后，已在6月16日启程出发往不明目的地。有鉴于法舰并没有如想像般前往西西里，再加上当时西风极盛，纳尔逊遂认定法舰正前往埃及，于是他下令所有正追击零星法国巡防舰只的战列舰返回大队，以便集结力量，全速向亚历山大港进发。但纳尔逊下这个命令时，却不知道他的情报有一个错误，就是法舰并非在6月16日，而是在三日后的6月19日才启程出发。因此，事实上纳尔逊部下所追击的零星法国舰只，已差不多是法国主舰队的外沿，两军旗舰相距，仅仅只有60英里。在6月28日，纳尔逊麾下一支分遣舰队率先观测到亚历山大港，但却发觉港内没有法舰，也没有法舰的消息。纳尔逊以为自己估计错误，遂在6月30日驶离亚历山大港，毫无头绪地在海上打探法军消息。但碰巧在纳尔逊离开后翌日，法国大军却缓缓驶至亚历山大港对出，准备让*队军**登陆。原来，当纳尔逊正以全速赶往亚历山大港的时候，法舰却以缓慢的速度前进，而且偏北航行，变相令航程延长，这样导致纳尔逊比法军先到，结果找不到法军踪影。在7月20日，纳尔逊回到西西里的锡拉库萨补给，却仍然没有任何新消息。在7月24日，纳尔逊再度启程出发，这时他仍认定法军必在地中海东部某处，并计划往爱琴海搜索。终于在7月28日，他获得确实情报指法军正在埃及，纳尔逊这才再次前往亚历山大港，在8月1日正午时份驶至亚历山大港对出，观察得港内泊满法国运输船，但却没有法舰踪迹。这次纳尔逊肯定如果法舰没有泊在亚历山大港，就应该停靠在亚历山大港以北10英里的阿布吉尔湾（Abu Qir Bay）。到下午时份，英舰在阿布吉尔湾发现一直追寻的法国舰队，当时正以一字排开下锚，靠着湾岸停泊。
自尼罗河战役后，法国海军对那不勒斯及西西里的严峻威胁得以缓解。在1798年9月22日，纳尔逊乘坐破损不堪的先锋号安全返回那不勒斯，受到当地民众及皇室的热烈欢迎，其中英国驻双西西里使臣威廉·汉弥尔顿爵士（Sir William Hamilton）及其夫人艾玛（Emma, Lady Hamilton）更是为此欢喜若狂。在汉弥尔顿爵士伉俪的悉心照料下，纳尔逊得以专心休养，慢慢治理身上伤口。不过，纳尔逊对那不勒斯的喧闹环境始终感到不胜其烦，于是在10月15日出海，视察英军对法占马耳他岛上法军军营之*锁封**行动，在此以前，马耳他岛民因不满法军强行统治而起来反抗，将岛上法军迫退至一处碉堡。视察一番后，纳尔逊于11月5日返到那不勒斯。
这时英国因为派舰对法国海岸进行*锁封**，阻止法国与其他国家进行贸易，结果引来维持中立的俄罗斯、普鲁士、丹麦及瑞典相当不满。他们为此组成武装中立联盟（League of Armed Neutrality），企图打破英国*锁封**，威胁停止向皇家海军供应建造战舰所需的木材。为瓦解中立联盟，帕克与纳尔逊奉命在3月12日率舰队前往波罗的海，而在形势不明朗的情况下，详细的谋划对舰队行动相当重要，可是帕克出发前未有与纳尔逊商讨战略，也没有咨询过随队的波罗的海专家。另一方面，舰队向波罗的海出发时，英政府尚未对联盟国宣战，各方仍在谈判当中，所以一旦开战，帕克要立即决定向哪国进攻，以及选定进攻的方法。纳尔逊起初建议舰队无需理会实力有限的丹麦海军，而应趁俄军部份舰队困于冰封的喀琅施塔得时，直捣俄国位于日瓦尔（今塔林）的主力舰队。这个方案虽然比较大胆，却被认为是最安全的策略，能够一举击破中立联盟的核心军力。但帕克认为纳尔逊的建议过于冒进，经过一番考虑后，帕克以丹麦和瑞典为目标，且率军驶入两国之间的厄勒海峡。英舰队驶至时，丹麦守军只有微弱反抗，对英舰毫无*伤杀**力，而瑞典更是一炮不发，任由英舰驶至，到3月30日，英舰群到达丹麦哥本哈根，在哥本哈根对开海域下锚驻扎。
由于英舰队当初的出征日期受到延误，故此英舰到抵哥本哈根时，丹麦已做好布防工作，令英舰进攻时更易暴露于敌方守军炮火射程以内；但幸好英舰群驶进哥本哈根时像尼罗河战役一样，没有横列前进，从而避免整支舰队同时受敌方守军炮火袭击的风险。除此之外，哥本哈根海岸由北至南对出是一条长形的中部沙洲（Middle Ground），沙洲与哥本哈根之间的海港叫国王海（King's Deep），而隔着沙洲另一边则是一条叫荷兰海（Holland's Deep）的海港；纳尔逊视察当地布防时，发现哥本哈根在国王海的港口一带布防最严密，由北至南排列大量战舰，至于国王海口岸最北端的另一敌军要塞三冠堡（Tre Kroner Fort）是国王海及荷兰海的交汇点，而南端交汇点守备则较弱。他于是得出结论，推测由南方进攻哥本哈根较为可取，因此建议舰队可由北经荷兰海至南方的交汇点，然后沿中部沙洲自南方折回国王海北上。这样英舰便可避过国王海的敌方主力，同时又让英舰自南口按步逐只歼灭自北至南整齐排列的敌舰，然后再派炮舰补上，使哥本哈根市中心落入炮舰射程之内，从而迫使丹麦议和。
1805年10月19日，法国、西班牙联合舰队驶离西班牙加的斯港，企图通过直布罗陀海峡前往地中海，配合拿破仑在意大利的军事行动。得知消息的纳尔逊早已指挥英国舰队守候在加的斯以西的特拉法尔加海域。1805年10月21日，双方打响了特拉法尔加海战。参战英国舰队有27艘战舰，法、西联合舰队有33艘战舰。
早上6时20分，纳尔逊下令“准备战斗”。法、西联合舰队司令维尔纳夫为便于己方能够随时撤入加的斯港，下令舰队180度转向。这不仅严重影响士气，而且造成联合舰队的队形陷入混乱。趁此机会，纳尔逊下令发起进攻，他将舰队分为上风和下风两个纵队，分别由自己乘坐的旗舰“胜利”号和科林伍德乘坐的“皇家君主”号担任先导舰。
战斗开始后不久，科林伍德的“皇家君主”号率领的下风纵队突入联合舰队阵线，在重伤了法舰“圣安娜”号后陷入重围，情况危急。纳尔逊的“胜利”号立即从北面发起进攻，袭击联合舰队的中部，将其拦腰斩断。大约12时30分，“胜利”号转至联合舰队旗舰“布桑托尔”号后方，一阵齐射后摧毁了“布桑托尔”号的火炮甲板。法舰“敬畏”号上前援救，同“胜利”号一起脱离了战线，其他英国战舰趁机冲入联合舰队阵线。
法舰“敬畏”号船员接受过良好的步枪射击和登船作战训练，同“胜利”号进行了残酷的接舷战，在甲板上指挥作战的纳尔逊不幸被“敬畏”号上的*击狙**手击中，身负重伤。但此时英国舰队已经将联合舰队分隔包围，胜败已成定局。“敬畏”号不久后投降。又经过两个多小时的血战后，下午4时30分，联合舰队旗舰“布桑托尔”降下了指挥旗，联合舰队司令维尔纳夫正式投降。
此时，躺在“胜利”号船舱内血流满地的纳尔逊已经奄奄一息，那颗击中他的*弹子**穿透了他的左肺，射入了脊椎。当得知自己赢得了这场伟大海战的胜利时，他终于闭上了双眼。临终前，他要求剪下一缕自己的头发，和订婚戒指一起送给未婚妻艾玛。“胜利”号上所有火炮随即进行了一次齐射，以缅怀这位英国最伟大的海军将领。
拖回直布罗陀，而船上则安放著纳尔逊的遗体。由于舰上没有棺材，加上防腐需要，纳尔逊的遗体最初要安放在一个烈酒酒箱内，并由专人看守。抵达直布罗陀后，他的遗体改放入一个边线镶上铅的棺木，棺内注入烈酒。胜利号修复以后，纳尔逊的灵柩随舰运回英国，并在诺尔托运上岸。他的遗体在英国被放到另一个木做的棺木，木材则来自当年于尼罗河口海战中焚毁的法军旗舰东方号。随后，他的灵柩被安放到皇家海军辖下的格林威治医院大画厅，停灵三日，期间大批民众到场悼念，场面几乎失控。到1806年1月8日，在胡德勋爵、彼得·帕克爵士及威尔士亲王的看守下，纳尔逊的灵柩经泰晤士河运往伦敦白厅，晚上运抵海军部安放一晚，当晚由纳尔逊的随舰牧师斯科特守夜。
翌日1月9日上午，纳尔逊正式出殡，遗体停放于一个相当精巧的灵柩台上，在仪仗队护送下由海军部出发，徐徐运送至圣保罗大教堂。仪仗队中除了包括32名海军将领、超过100名海军上校外，还有10,000名军人结队*行游**，沿途大批民众夹道伫立旁观。纳尔逊的灵柩到达圣保罗大教堂后，教堂内举行长达四小时的葬礼，纳尔逊的灵柩最后长眠于教堂内一个地下石棺，位置正好在教堂圆穹的正下方。纳尔逊落葬时，原本会连同胜利号的数面船旗一同陪葬，不过胜利号的船员最后保留了这些船旗，并将它们一一撕成细块，由每人收藏，以作为对纳尔逊的纪念。
纳尔逊死时并无留下子嗣，因此他的子爵爵位及在1798年册封的男爵爵位在他死后即告断绝，不过他在1801年另一个获封的男爵爵位、以及双西西里的勃朗特公爵爵位，则由他的胞兄威廉·纳尔逊牧师（1757年－1835年）继承，是为第二代纳尔逊勋爵及第二代勃朗特公爵。在纳尔逊身后不久，英廷为答谢其生前贡献，再于1805年11月25日向其胞兄奖授子爵及伯爵爵位，使他进而成为第一代纳尔逊伯爵。
纳尔逊在长达35年的海军生涯中，长期漂泊在大洋上，身经大小战斗不下百余次。他作战英勇顽强，在军事上敢于破除旧教条，突破传统的战略战术原则，善于在战斗中发挥独创和主动精神，这也就是他所说的“纳尔逊风格”。作为最为人津津乐道的不列颠民族英雄，他与威灵顿，丘吉尔齐名，是英国历史上的三大英雄之一。
尽管失去了纳尔逊这位领袖，但英国皇家海军却一代代地传承着“纳尔逊精神”。1811年3月13日，在利萨海战中，霍斯特上校率领一支4艘战舰的英国分遣舰队被数量两倍于己的法国、意大利联合舰队包围。危急关头，霍斯特在旗舰上打出旗语“记住纳尔逊”，让英舰士气大振，一鼓作气打垮了联合舰队。
在特拉法尔加之战后的100年，1905年，崇拜纳尔逊的日本联合舰队司令东乡平八郎命令他的旗舰三笠号战列舰升起当年纳尔逊在特拉法尔加海战中曾经升起的Z字旗，指挥拥有4艘战列舰的舰队一举摧毁了拥有7艘战列舰的俄国太平洋第二舰队。这在当年的日本海军曾经传为佳话。
纳尔逊