Nel 1934 la coppia tornò in Messico e nel 1935 Frida scoprì che suo marito aveva una relazione con la sorella minore, Cristina Kahlo. Anche se Frida aveva tollerato le infedeltà di Diego fino ad allora, scoprire che lui la tradiva con la sua stessa sorella la fece sprofondare nella depressione. Da quel momento la relazione continuò su binari decisamente più divergenti rispetto a come era in precedenza.
Trotsky
Questa fu la situazione fino al 1937, quando Leon Trotsky dovette trovare un posto per andare in esilio. Furono gli sforzi di Diego Rivera, che ammirava il leader russo, con il governo messicano a permettere a Trotsky di stabilirsi in Messico.
Nel 1939 il matrimonio tra Rivera e Kahlo era naufragato e non poteva più sopportare l’infedeltà, così si accordarono per divorziare. Un anno dopo, il 21 agosto 1940, Leon Trotsky fu assassinato; essendo nota la sua relazione con Kahlo, la polizia la arrestò per interrogarla, e sembra che lo fece con durezza, trattenendola. Diego Rivera, che all’epoca viveva a San Francisco per realizzare un murale, la chiamò per andare a vivere con lui, anche se Rivera aveva relazioni con altre due donne. La Kahlo non esitò e volò a San Francisco, e quello stesso anno si sposarono per la seconda volta, forse perché Rivera sapeva che la salute della Kahlo era molto fragile e lei aveva bisogno che lui si prendesse cura di lei, o perché in realtà, nonostante le infedeltà, entrambi si amavano.
I medici le proibirono di andare, temendo che la sua debole salute non potesse sopportare lo sforzo, ma, sapendo quanto fosse importante per lei partecipare alla mostra, Diego fece sistemare un grande letto al centro della stanza dove si teneva la mostra, in modo che Frida potesse vedere i suoi quadri esposti e salutare il pubblico. Poco dopo, la cancrena colpì la sua gamba più debole, la destra, e dovette essere amputata sotto il ginocchio. Il dolore e la sofferenza divennero quasi insopportabili; Frida tentò persino di togliersi la vita. Pochi giorni prima della sua morte scrisse nel suo diario: “Spero che l’uscita sia felice e spero di non tornare mai più”, era stanca di tanti anni di dolore inesorabile.
La morte di Frida
Il 13 luglio 1954, Frida morì nella sua casa di Coyoacán, la famosa Casa Azul dove era nata e vissuta per la maggior parte della sua vita e che quattro anni dopo sarebbe diventata il Museo Frida Kahlo. La bara di Frida fu drappeggiata con la bandiera del Partito Comunista, commissionata da Rivera, e fu esposta al Palazzo delle Belle Arti prima di essere cremata. Le sue ceneri sono state poste nella Casa Azul.
Un anno prima della morte di Frida, Diego Rivera dipinse una delle sue opere più note: il Murale per il Teatro de los Insurgentes a Città del Messico, e nel 1955 riprese la sua carriera di seduttore, sposando per la quarta volta una mercante d’arte di nome Emma Hurtado, alla quale sarà anche infedele. Diego Rivera morì il 24 novembre 1957 a Città del Messico, senza mai vivere nella casa che aveva progettato di condividere con Frida e dove voleva che riposassero le loro ceneri.