พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงเห็นว่าท่านรู้ภาษาบาลีมาก จึงโปรดให้ท่านเป็นหัวหน้าสมณทูตนำคัมภีร์ทางพระพุทธศาสนาออกไปเผยแผ่ในเกาะลังกา และสืบดูสถานการณ์ทางพระพุทธศาสนาที่นั่นในปีชวด พ.ศ. ๒๔๙๕ เสร็จภารกิจแล้วก็กลับมาครองวัดเดิม ในปี พ.ศ. ๒๔๑๖ ท่านได้รับเลือกเป็นคณปูรกะในการผนวชพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวด้วย

     สมเด็จพระพุฒาจารย์ (ศรี อโนมสิริ) อาพาธมาตั้งแต่เดือนสิงหาคม มีหมอนวดและหมอยาที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวพระราชทาน หมอจากกระทรวงธรรมการ และหมอเชลยศักดิ์ศักดิ์ประจำตัว คอยรักษา แต่ก็ไม่ดีขึ้น เริ่มมีการอาหารหน้าและเท้าบวม ไอ หอบ จำวัดไม่หลับ จนถึงแก่มรณภาพเมื่อวันที่อังคารที่ ๖ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๓๗ ขึ้น ๙ ค่ำ เดือน ๑๒ ปีมะเมีย สิริอายุ ๘๑ ปี พรรษา ๖๐

     เมื่อจะรับแต่งตั้งเป็นสมเด็จพระราชาคณะ ท่านได้ขอพระบรมราชานุญาตว่าเมื่อท่านมรณภาพ ขอให้ทำฮวงซุ้ยฝังศพท่านไว้ตามแบบธรรมเนียมจีน เมื่อท่านมรณภาพจึงพระราชทานหีบทองทึบบรรจุศพ และเครื่องเกียรติยศประกอบเหมือนผู้ได้รับพระราชทานโกศ เสร็จการศพแล้วจึงฝังไว้ ณ วัดปทุมคงคา