Через несколько дней султан обратился к жителям Константинополя с предложением сдаться и либо покинуть город, либо согласиться на выплату большой ежегодной дани, однако Константин XI Палеолог отказался принять это предложение. 28 мая Константин XI Палеолог произнёс последнюю речь перед жителями города; её наиболее достоверный текст сохранился в послании латинского архиепископа Лесбосского Леонардо к папе Николаю V. Константин XI Палеолог погиб в бою 29 мая, последний раз его видели живым, когда он сражался как простой солдат у ворот св. Романа, где турецкие войска сумели пробить внутренние укрепления. После падения Константинополя циркулировало множество слухов о месте и об обстоятельствах гибели Константина XI Палеолога, о судьбе его останков и спасении его сыновей, которых в действительности не существовало. Свидетели захвата города рассказывали, что Константин XI Палеолог в отчаянии просил кого-то из соратников заколоть его мечом, а когда тот отказался, был затоптан ворвавшимися в город турками. Согласно версии, переданной кардиналом Исидором в послании к Виссариону Никейскому, а затем вдохновившей историков Дуку и Халкокондила, Константину XI Палеологу после смерти отсекли голову, преподнесли её султану, а тот подверг её множеству поношений и взял с собой в Адрианополь (ныне Эдирне, Турция). Несколько маргинальных источников сообщают о том, что Константину XI Палеологу удалось спастись во время боя на лодке. Распространению легенд способствовали зловещие совпадения, усиливавшие эсхатологические настроения среди жителей города: Константинополь был основан в мае равноапостольным Константином I Великим, чьей матерью была равноапостольная Елена, а патриархом при котором был Митрофан I, и пал также в мае, при Константине XI Палеологе, чью мать также звали Еленой, а последним патриархом стал Митрофан II (1440–1443 гг.; сменившего его униата Григория III Маммы значительная часть Константинопольской церкви не признала). Подобные сопоставления сохранились в сочинениях Геннадия II Схолария, кардинала Исидора, венецианца и свидетеля падения Константинополя Никколо Барбаро, историка Критовула. Константин XI Палеолог – центральная фигура многочисленных греческих и славянских плачей и повестей о падении Константинополя, в некоторых из них отражена полностью фантастическая версия событий (см. повесть Нестора Искандера). Османские и греческие источники раннего Нового времени упоминают о месте погребения Константина XI Палеолога, однако эти сведения противоречивы и не находят объективного подтверждения, в качестве мест погребения называют монастырь Пресвятой Богородицы Перивлепты, монастырь Живоносного Источника, бывшую церковь св. Феодосии (Гюль-джами), церковь св. Апостолов. В новогреческом фольклоре не позднее XVI в. сформировалась и приобрела популярность легенда об «обращённом в мрамор царе». Согласно этой легенде, Константин XI Палеолог в бою был обращён ангелом в мрамор, таким образом спасён от смерти и ныне покоится в некой потаённой пещере у Золотых ворот и ждёт ангельской трубы, которая призовёт его, чтобы выдворить османов из города и гнать их до самой родины пророка Мухаммада (в византийском и поствизантийском фольклоре известной как «Монодендрион» или «Кокини милья», т.е. «Красная яблоня»). Интерес к легенде возродился во второй половине XIX – начале XX вв., когда она получила художественное воплощение в поэмах греческого поэта Георгиоса Визииноса (Михалидиса) «Последний Палеолог» (1882 г.) и Костиса Паламаса «Царская флейта» (1910 г.).