Местом смерти Диогена в большинстве источников называется Коринф, однако есть и указания на то, что он умер в Афинах. По версии, восходящей к его ученикам, Диоген умер, добровольно задержав дыхание; противники киников говорили, что он умер, съев сырого осьминога и заразившись холерой, или будучи искусан собаками. У Диогена Лаэртского также сообщается, что Диоген приказал оставить своё тело без погребения, чтобы оно стало добычей зверей и «принесло пользу его братьям», т.е. собакам (исследователи полагают, что это распоряжение не было выполнено). Большинство доксографов утверждали, что ученики похоронили Диогена в Коринфе, «возле ворот, ведущих к Истму»; на его могиле был установлен столб, а на столбе – «собака из паросского камня». В доксографической литературе содержатся противоречивые сведения о сочинениях Диогена: Диоген Лаэртский приводит почерпнутый из неизвестного источника список, включающий 13 диалогов, послания и семь трагедий, однако он же отмечает, что античные биографы Сосикрат и Сатир считали все эти сочинения неподлинными, а биограф Сотион признавал подлинными 14 сочинений. Наиболее достоверным источником сведений о произведениях Диогена исследователи считают сохранившиеся в корпусе геркуланских папирусов отрывки из трактата Филодема «О стоиках», в котором вопрос о сочинениях Диогена обсуждался в связи со спорами о подлинности сочинения «Государство» стоика Зенона Китийского. Согласно Филодему, сочинение Зенона было написано под влиянием «Государства» и трагедий Диогена и содержало идеи киников; первоначально все эти сочинения стоики признавали подлинными, о чём свидетельствуют, например, высказывания стоиков Клеанфа и Хрисиппа, однако впоследствии, желая размежеваться с радикальными киническими воззрениями, стоики объявили неподлинными как «Государство» Зенона, так и все известные им сочинения Диогена, что и было отражено в доксографической традиции. На основании свидетельства Филодема исследователи заключают, что Диоген написал как минимум несколько трагедий, а также трактат «Государство». При этом под «трагедиями», вероятнее всего, по мнению исследователей, подразумеваются не традиционные сочинения этого жанра, а кинические пародии, в которых порицавшиеся обществом и осуждавшиеся в традиционных трагедиях пороки оправдывались и представлялись как естественные проявления человеческой природы. Внимание исследователей привлекало также упоминание в списке Сотиона сочинения Диогена «Изречения». Термином «изречение» в античной литературе обозначалось либо единичное меткое изречение по поводу некой ситуации, обычно вводившееся словами «некто сказал...», либо краткий (обычно из двух реплик) диалог двух лиц. Исследователи считают маловероятным, что Диоген записывал собственные изречения; по-видимому, этим занимались его ученики (Диоген Лаэртский свидетельствует, что некое сочинение «Изречения» было написано киником Метроклом). Различные сборники «Изречений» Диогена были известны среди киников уже в IV в. до н.э.; именно к таким сборникам, а не к сочинениям Диогена восходят почти все его высказывания, приводимые древними авторами.