Die Vatikan-Zeitung "L'Osservatore Romano" schilderte das Leichenbegängnis als "das größte in der langen Geschichte Roms. Es übertraf sogar das von Julius Cäsar". Der Leichnam des Papstes wurde zunächst in der Lateran-Basilika aufgebahrt und unter dem Klang aller Glocken der Ewigen Stadt in einer feierlichen Prozession durch die Straßen am Kolosseum vorbei über den Tiber hinweg zum Petersdom geleitet. An dem Katafalk zogen drei Tage und drei Nächte mehr als 500 Menschen pro Minute vorbei. Das feierliche Requiem am 13. Oktober wurde vom Fernsehen live per Eurovision ausgestrahlt.
Die Verantwortung für die Einbalsamierung des Leichnams hatte der umstrittene Leibarzt Ricardo Galeazzi-Lisi übernommen, der mit einer neuen Methode experimentieren wollte und die inneren Organe an ihrem Platz beließ. Dies hatte eine rasche Verwesung des Körpers zur Folge. Als der Leichenwagen bei der Überführung von der Basilika San Giovanni in Laterano zum Petersdom eine Pause machte, "war eine Reihe von schrecklichen Lauten aus dem Sarg zu hören", wie der Historiker und Papst-Biograf John Cornwell festhielt. "Die Organe zerplatzten während des Zersetzungsprozesses, während der Aufbahrung im Petersdom verfärbte sich das Gesicht: Es wurde zuerst grau, dann grün und purpurrot. Das unwürdige Geschehen endete damit, dass die Nase schwarz wurde und noch vor der Beisetzung abfiel. Der Geruch war so entsetzlich, dass einer der Aufseher in Ohnmacht fiel."
Die TV-Kameras wurden diskret geschwenkt, als der Leichnam - das Gesicht war mit weißer Seide bedeckt worden - in einem karmesinroten Leichentuch in den ersten von drei Särgen gelegt wurde, der äußere aus Ulmenholz wurde mit schweren goldenen Nägeln verschlossen und anschließend an Flaschenzügen in die Krypta unter dem Hochaltar herabgelassen, wo Pius XII. sechs Meter vom angeblichen Grabmal des Heiligen Petrus entfernt die letzte Ruhe finden sollte.
