然如前所述，这个时间点存在的可能性极小。再说，罗浮山并无张伯端踪迹的可靠记载，已考明是白玉蟾再传弟子的王邦叔亦不可能与之交集，加上张伯端在写后序以后已发誓不再授徒等等因素的分析，曾金兰就用此事“迨不可能”给以断然否定。
所以，张伯端自兖州回天台桐柏宫直至仙逝的一年多时间中，除了偶尔往来临海等近距离走动外，没有再出过远门。
元丰五年三月十五日，张伯端在往返临海途经天台百步时尸解羽化，住世九十九岁。
《历世真仙体道通鉴》称张伯端“元丰五年三月十五趺坐而化，住世九十九岁。有尸解颂云：四大欲散，浮云已空。一灵妙有，法界圆通。一好禅弟子，用火烧化，得舍利千百，大者如芡实焉，色皆绀碧。群弟子至，遂指谓曰：“此道书所谓‘舍利耀金姿’也！”
史学界对于张伯端逝于元丰五年的说法都无异议，日期则有“三月十五”和“三月初五”两种说法，通常依教内所持前说。争议较大的是年龄，这关系到张伯端的生年。
南宋翁葆光《悟真篇直指详说·序》称张伯端“于元丰五年三月初五日尸解……其阅世亦九十六载矣”，与《历世真仙体道通鉴》所称“住世九十九岁”异。经与《历代神仙通鉴》中张伯端治平年间会邵雍时自称八十二岁相印证，恰与后者吻合。所以张伯端住世九十九岁得到道教界和多数学者的认同。道教协会主编的《道教大辞典》和任继愈主编的《宗教大辞典》等许多文献所载“张伯端”，即是由“元丰五年”羽化再按住世九十九虚岁推算所得。
至于张伯端羽化地，宋陈耆卿《嘉定赤城志》称张伯端为“郡人，……归，以所得粹成秘诀八十一首，号《悟真篇》。已而仙去。”可知，张伯端当逝于台州。《天台山全志》等则进一步明确为天台山百步溪。张伯端自百步溪水解成仙，遗蜕漂至竹溪村被捞上岸。其村遂改名仙人村。乡民在其解化处建祠纪念，匾题“紫阳真人神化处”。明嘉靖四十四年，台州推官张滂在百步修建紫阳庵，并重修碑石，题曰“重修紫阳题诗碑记”。
《悟真篇》是张伯端的代表作，是宋以前内丹理论及方法的集大成者，并融儒佛心性修养于一炉，被誉为“千古丹经之祖”。
《悟真篇》用诗词形式阐述内丹修持之道，弘扬三教归一之理。先讲“养命固形之术”，是内丹修炼的“命功”。也就是通过修炼人体内“精、气、神”三宝，结成长生不死的金丹。再述“达本明性之道”，为内丹修炼的“性功”。即通过心性的修养，达到虚寂无为的境界。其修炼过程是从“命功”入手而以“性功”结束，体现了南宗性命双修，先命后性的功法特点。
《悟真篇》由上、中、下三卷及附录组成。其成书结构采用了《周易参同契》所用的易学象数模式。
上卷七言律诗十六首以表二八一斤之数，为总论。首先以“试问堆金等山岳，无常买得不来无”的警语教人修炼金丹以脱生死，再以“人人自有长生药”来坚定修炼者的信心。接看讲明“顺行成人，逆行成仙”的丹功原理，简述药物、火候、取坎填离等内丹修炼要点，以达到“玄珠成象，寿永天地”的目的。
中卷七言绝句六十四首，合《周易》六十四卦，是全篇的主体，具体阐述内丹的修持方法。
第一，描述内丹的修炼过程。指出：“先把乾坤为鼎器，次将乌兔药来烹”。“药”即“真种子”，就是“精、气、神”三宝。“此般至宝家家有，自是愚人识不全”。告诫世人须善用“三宝”，切勿枉自抛丢。又以“竹破须将竹补宜，抱鸡当用卵为之”的原则，强调修炼之始，须以先天真一之气同类之物补足已耗损的精、气、神，称之为“筑基”。然后按“炼精化炁-炼炁化神-炼神还虚-炼虚合道”循序渐次修炼，直至与道合一，成就金丹大道。
第二，阐述内丹的道家渊源。“《阴符》宝字逾三百，《道德》灵文满五千。今古上仙无限数，尽从此处达真诠”。将内丹功法源头上溯到黄帝的《阴符经》和老子的《道德经》，以道论仙。取《道德经》中“道生一，一生二，二生三，三生万物”以及“归根复命”、“祸福互变”的理论，以“道自虚无生一气，便从一气产阴阳，阴阳再合生三体，三体重生万物昌”，来阐发顺行万物化生，暗示逆行归原丹法，以求归根复命。又取《阴符经》“火生于木，祸发必克”，“生死互根”，“恩害互变”之理，强调内丹修炼重在领悟真诀，适时动机，则阴阳施运，脏腑安宁。书中沿用《参同契》术语，排斥旁门小术，否定外丹烧炼，认为只有“群阴剥尽丹成熟”，“金丹只此是根宗”。
第三，阐述内丹的修炼要点。篇中用隐秘诗词，披露了炼丹之中火候、采药、锻炼、封固、沐浴、温养等要点。首论火候进退。强调“火候”的重要性，严防太过和不及。调其中和，知其“止足”。如知进而不知退，知作而不知止，则反受其害。次论“性命之学”。认为佛门专修心性有失偏颇，只有性命双修才能成为真人。即便是“性命双修”，在功法步骤上还要“先命后性”：“始于有作人无见，及至无为众始知，但见无为为要妙，岂知有作是根基”。性、命本不相离，但“有作”是根基，“无为”由之发展而来。“药逢气类方成象，道在希夷合自然，一粒灵丹吞入腹，始知我命不由天”。所谓希夷大道，本出清静无为，而性命双修，可巧夺生死之权，故云“我命在我不在天”。