No dia 11 de junho de 1882, aos 73 anos, Paula Frassinetti morre em Roma, sendo enterrada no cemitério de São Lourenço.
Em 1903, realiza-se a exumação do cadáver da Madre Paula Frassinetti para o procedimento usual com os ossos e transferência dos restos mortais para Santo Onofre, mas seu corpo é encontrado em perfeito estado. Três anos depois é reaberta sua urna funerária, e o seu corpo está novamente incorruptível. O Vaticano exige provas materiais desse fato e submete o cadáver a testes e ensaios químicos, inclusive submergindo-o em ácido, sem obter, com isso, qualquer modificação em seu aspecto. Em 1906, o corpo intacto da Madre fundadora das Irmãs de Santa Dorotéia é transferido para a Capela da Casa Geral de Santo Onofre em Roma, onde está exposto desde então em urna de cristal, doada pelas alunas brasileiras, para visitação pública.
É muito farta a documentação que se reuniu para comprovar os vários milagres obtidos pela intercessão da Madre Paula Frassinetti. Segue-se, a partir de 1891, um processo junto ao Vaticano, para reconhecimento de sua santidade. Em 8 de junho de 1930, Paula Frassinetti é beatificada pelo Papa Pio XI e, finalmente, no dia 11 de março de 1984, é canonizada pelo Papa João Paulo II, recebendo direito às glórias dos altares que a Providência Divina lhe havia reservado.