Mazzini cercò invano di favorire la fusione fra i due centri rivoluzionari, primo nucleo di una possibile repubblica italiana, che sarebbe dovuta scaturire da una costituente eletta a suffragio universale; si trasferì quindi a Roma, dove, il 29 marzo, insieme con Aurelio Saffi e Carlo Armellini fu eletto triumviro dall'assemblea. L'esperimento democratico fallì dopo pochi mesi a causa dell'intervento delle truppe francesi, austriache, spagnole e napoletane. Braccato dalle polizie europee, Mazzini fu costretto di nuovo all'esilio in Francia, poi in Svizzera, infine in Gran Bretagna. A Londra cercò di raccogliere intorno a un Comitato democratico europeo (1850) gli emigrati politici fuggiti dal continente dopo i fallimenti del 1848; tentò di ricostituire la tela della cospirazione, distrutta per l'ennesima volta dalle autorità austriache (fatti di Milano del febbraio 1853), affidandosi alla nuova struttura del Partito d'azione. Nel 1857 tornò a Genova per organizzare un moto, mentre il disegno d'insurrezione nel Mezzogiorno, perseguito da Carlo Pisacane, naufragava a Sapri. Condannato a morte due volte in contumacia dai piemontesi (1833 e 1857), da Londra Mazzini avversò la soluzione diplomatica della questione italiana prospettata da Cavour; nel 1859, tuttavia, spinse i suoi a mettere da parte la pregiudiziale istituzionale e a combattere sotto le insegne sabaude.

Giunto a Napoli nel 1860 sull'onda del successo della spedizione dei Mille, insistette inutilmente affinché Garibaldi trattasse alla pari con Vittorio Emanuele l'annessione del Mezzogiorno. Ritiratosi a Lugano, poi a Londra, non riconobbe la soluzione monarchica del processo unitario, diffidò dei tentativi garibaldini su Roma (1862 e 1867) e si dedicò nuovamente alla cospirazione. La Falange sacra (1864) e l'Alleanza repubblicana universale (1866) furono le ultime associazioni cui diede vita. Arrestato a Palermo nel 1870 mentre si apprestava a guidare un moto nell'isola, rinchiuso a Gaeta, fu poi amnistiato e tornò in esilio. Fondò quindi "La Roma del popolo" (1871), dalle cui pagine si scagliò contro la Comune di Parigi e l'Internazionale. Ostile a Marx e avverso al concetto di lotta di classe, banditore di una religiosità laica contro il materialismo ateo, favorevole a una forte educazione morale dell'operaio, legato a un ideale di lavoro autonomo e di cogestione già predicato nei Doveri dell'uomo (1860), nel novembre 1871, a Roma, ispirava il Patto di fratellanza fra le società operaie, che segnava l'atto di nascita del movimento operaio democratico in Italia. Morì il 10 marzo 1872 a Pisa, sotto il falso nome di dottor Brown.