«Сталкер», вышедший на экраны в 1980 году, — последний фильм, снятый Тарковским в Советском Союзе. В том же году ему было присуждено звание народного артиста РСФСР. Он стал лауреатом итальянской премии «Давид Донателло» в номинации «За вклад в киноискусство». «Я сейчас себя чувствую настолько сильным, настолько творчески высоко, настолько велико моё желание работать, но где, где эта работа?» — писал режиссёр в дневнике.
После «Сталкера» Тарковский под различными предлогами отказывался от работы на «Мосфильме». Он давно был знаком с Тонино Гуэррой и хотел снять фильм в Италии. Начались предварительные переговоры «Совэкспортфильма» с РАИ — итальянским телевидением.
В марте 1981 года контракт с итальянцами о съёмках фильма «Ностальгия» был подписан, и вскоре Тарковский уехал. Сын Андрей остался вместе с бабушкой в Москве.
Рим встретил Тарковского радушно. Тонино Гуэрра стал близким другом и соавтором режиссёра. А мэр Флоренции предоставил ему дом. Вначале был снят документальный очерк «Андрей Тарковский и Тонино Гуэрра — время путешествия».
Героем «Ностальгии» должен был стать русский крепостной композитор (прототип — Бортнянский), отправленный на учёбу в Италию. Но довольно быстро от этой идеи отказались, и место композитора занял современный писатель Горчаков (Янковский). «Я хотел рассказать о русской ностальгии, — отмечал Тарковский, — том особом и специфическом состоянии души, которое возникает у нас, русских, вдали от Родины».
Три года длился подготовительный период и три месяца шли съёмки. Для Тарковского эта работа была этапной. «Лишь в „Ностальгии“ я почувствовал, что кинематограф способен в очень большой степени выразить душевное состояние автора, — говорил он в интервью. — Раньше я не предполагал, что это возможно».
Италия выставила «Ностальгию» на Каннский фестиваль 1983 года с расчётом на Гран-при. И тут разгорелся скандал. Тарковский был возмущён распределением наград, по его мнению, несправедливым, и обвинил Сергея Бондарчука, входившего в жюри, в том, что тот якобы выступил против присуждения «Ностальгии» главного приза.
Тарковский должен был вернуться в Москву, как того требовало Госкино. Ему обещали переоформить визу, но сначала предлагалось обсудить его творческие планы. Режиссёр требовал приезда к нему сына и тёщи и продления заграничной командировки ещё на три года.
Тарковский страшно нервничал. Не получив от советских официальных органов ответа на свои просьбы, он заявил на пресс-конференции в Милане, что вместе с женой остаётся на Западе. С этого момента Тарковский начал бояться, что его либо убьют, либо украдут и увезут в Советский Союз.
Для режиссёра началась новая нелёгкая жизнь. Денег на новую картину не было. Друзья выхлопотали ему стипендию Берлинской академии искусств — тысячу долларов в месяц в течение года. Пришлось жить в Берлине, искать средства на постановку «Гофманианы», предлагать другие проекты.
Тарковский с радостью взялся за постановку оперы «Борис Годунов» в лондонском «Ковент-Гарден». Он считал Мусоргского гениальнейшим композитором России, а Пушкин был его любимым поэтом. Дирижёром был знаменитый Клаудио Аббадо. Спектакль прошёл с успехом.
Летом 1985 года на острове Готланд в Швеции Тарковский начал съёмки фильма «Жертвоприношение» по собственному сценарию. В его основе — известный евангельский сюжет о засохшей смоковнице. Образ героя-искателя воплотился в сложной фигуре философа и писателя Александра (Эрланд Юсефсон). Чтобы спасти человечество от ядерной катастрофы, он приносит в жертву свой дом и свой разум.
«Посвящается фильм моему сыну Андрюше, с надеждой и верой», — написал Тарковский в последнем кадре этой кинематографической поэмы, насыщенной ссылками на творения человеческой мысли (Шекспир, Чехов, Леонардо да Винчи).
В декабре 1985 года Андрей проходит медицинское обследование, и ему, как это принято на Западе, сообщают диагноз — рак лёгких.
Болезнь Тарковского потрясла многих. Президент Франции Ф. Миттеран направил телеграмму М. Горбачёву с просьбой разрешить выезд сыну и тёще режиссёра. Через несколько дней они прилетели в Париж.
Но медицина была бессильна. Андрей Арсеньевич Тарковский скончался 29 декабря 1986 года и был похоронен на православном кладбище Сент-Женевьев-де-Буа в чужую могилу. Потом был перезахоронен. Надгробие появилось лишь в 1994 году.