Kyrkklockorna har under dagen ringt i Rom och runtom i världen för att hedra påven, som avled klockan 07.35 på måndagsmorgonen. Dödsbudet kom från kardinal Kevin Farrell, den romersk-katolska kyrkans camerlengo (kammarherre).
"Han vigde hela sitt liv åt att tjäna herren och sin kyrka", meddelade Farrell via Vatikanens nyhetstjänst.
Farrell, som tillfälligt tar över det dagliga arbetet med att leda Vatikanstaten, sade att påven levt "enligt evangeliet med tro, mod och allomfattande kärlek" i synnerhet gentemot de fattigaste och mest utsatta.
Vatikanen offentliggjorde på måndagskvällen dödscertifikatet där det framgår att Franciskus avled i "irreversibel hjärtsvikt" orsakad av stroke.
Påven ska enligt tidningen Corriere Della Sera ha vaknat till vid 06-tiden hemma i sin lägenhet i Vatikanen och mått ganska bra. Men ungefär en timme efter det började han känna sig dålig och avled en stund senare.
Tårar i ögonen
Kardinal Mauro Gambetti höll i solnedgången i en serie böner, en så kallad rosenkrans, på Petersplatsen till åminnelse av påven.
Tusentals människor har under hela dagen samlats i Vatikanen och köat för att komma in i Peterskyrkan.
– Han överlevde påsken och sedan lämnade han oss. Han har återvänt till Herren, må Gud vara med honom, säger Cesarina Cireddu, turist från Sardinien, till AFP med tårar i ögonen.
Även venezuelanske Riccardo Vielma, som studerar till präst, är tagen.
– Vi har förlorat vår andlige fader. Nu måste mänskligheten enas och be för honom, säger han.
Höll påsktal
Påvens frånfälle skedde mindre än ett dygn efter att han hållit påskdagstalet "urbi et orbi" ("till staden och världen") inför 35 000 människor på Petersplatsen.
I det uttryckte 88-åringen, som nyligen varit svårt sjuk i dubbelsidig lunginflammation, sitt stöd för bland annat religions- och yttrandefrihet. Han varnade också för ökande antisemitism och uppmanade till ett slut på kriget i Gaza.
Efter talet tog han ett bejublat varv i sin "påvemobil". Påven såg svag ut men rundturen väckte glädje i folksamlingen, många trodde att han var på bättringsvägen efter sin långa sjukhusvistelse. Den sköre påven skrevs i mars ut från Gemellisjukhuset i Rom där han vårdats för livshotande lunginflammation med komplikationer.
Genom åren har han återkommande haft problem med luftvägarna. Han saknade en bit av en lunga efter en allvarlig infektion på 1950-talet.
Enklare begravning
Den tidigare kardinalen Jorge Mario Bergoglio blev känd som en jordnära, progressiv och fotbollsälskande påve när han tillträdde 2013. Hans engagemang för samhällets utsatta går igen i hur han önskar bli lagd till sista vilan: i en enklare begravning i basilikan Santa Maria Maggiore i Rom.
Franciskus blir därmed den förste påve på över hundra år att begravas utanför Vatikanen. En konklav för att välja ny påve väntas hållas inom två till tre veckor.