W zakonnym życiu zadziwiała jej dojrzałość duchowa. Starała się doskonale spełniać wszystkie, nawet najmniejsze obowiązki. Nazwała tę drogę do doskonałości "małą drogą dziecięctwa Bożego". Widząc, że miłość Boga jest zapomniana, oddała się Bogu jako ofiara za zbawienie świata. Swoje przeżycia i cierpienia opisała w księdze "Dzieje duszy".
Zanim zapadła na śmiertelną chorobę, Teresa była wyjątkowo surowo traktowana przez przełożoną, która uważała, że dziewczyna lekkomyślnie i niepoważnie zgłosiła się do Karmelu. Jej stały uśmiech brała za lekkie traktowanie swojej profesji. Także zakonnica, którą się nią opiekowała dla jej wieku i kalectwa, nie umiała zdobyć się na słowo podzięki, ale często ją rugała i mnożyła swoje wymagania. Teresa cieszyła się z tych krzyży, bo widziała w nich piękny prezent, jaki może złożyć Bogu.
Na rok przed śmiercią zaczęły pojawiać się u Teresy pierwsze objawy daleko już posuniętej gruźlicy: wysoka gorączka, osłabienie, zanik apetytu, a nawet krwotoki. Pierwszy krwotok zaalarmował klasztor w nocy z Wielkiego Czwartku na Wielki Piątek. Mimo to siostra Teresa spełniała nadal wszystkie zlecone jej obowiązki: mistrzyni, zakrystianki i opiekunki jednej ze starszych sióstr. Zima w roku 1896/1897 była wyjątkowo surowa. Klasztor zaś był nie ogrzewany. Teresa przeżywała prawdziwe tortury. Nękał ją uciążliwy kaszel i duszność. Przełożona zlekceważyła jej stan. Nie oddano jej do infirmerii ani nie wezwano lekarza. Uczyniono to dopiero wtedy, kiedy stan był już beznadziejny. Jeszcze wówczas zastosowano wobec chorej drakońskie środki, takie jak stawianie baniek. Z poranionymi plecami i piersiami musiała iść do normalnych zajęć i pokut zakonnych, nawet do prania. Do infirmerii posłano ją dopiero w lipcu roku 1897, gdzie też po kilkunastu tygodniach niezwykłych mąk 30 września 1897 roku zmarła, zapowiedziawszy: "Chcę, przebywając w niebie, czynić dobro na ziemi. Po śmierci spuszczę na nią deszcz róż".
Pius XI beatyfikował ją w 1923 r., a już w dwa lata później - kanonizował ją. W 1927 r. ogłosił ją, obok św. Franciszka Ksawerego, główną patronką misji katolickich. W roku 1890 bowiem - a więc jeszcze za życia Teresy - klasztor w Sajgonie zamierzał otworzyć w Hanoi drugi klasztor karmelitanek na ziemiach wietnamskich. W tej sprawie zwrócono się do klasztoru macierzystego w Lisieux o pomoc. Siostry zamierzały wysłać pomoc także w personelu. Wśród pierwszych ochotniczek była także siostra Teresa od Dzieciątka Jezus. Ustalenia trwały jednak zbyt długo; Teresa zachorowała i zmarła.
W roku 1944 Pius XII ogłosił św. Teresę drugą, obok św. Joanny d'Arc, patronką Francji. W 1999 r. Jan Paweł II ogłosił św. Teresę doktorem Kościoła. Jest patronką zakonów: karmelitanek, teresek, terezjanek; archidiecezji łódzkiej.