او در سال 2005 در سن بیست سالگی در اثر تومور مغزی در بیمارستانی در شهر کلن آلمان در نهایت غربت و تنهایی درگذشت. مرگ او هیاهوی بسیاری علیه تشکیلات مجاهدین خلق به پا کرد. چنان که مهدی خوشحال عضو جدا شده از مجاهدین خلق نگارش کتابی با عنوان «شقایق‌های زخمی» — درباره ظلمی که به کودکان اعضای مجاهدین خلق رفته است—را در پی مرگ آذر غراب آغاز کرد.
او در متن پشت جلد کتابش درباره این کودکان می نویسد: « تعدادی آواره و بی سرپرست و روانی روی دست جوامع غربی ماندند و تعدادی نیز در غربت و هجران خانواده، دست به خودکشی زدند و بالاخره یکی از نمونه های بارز آن کودکان به نام آذر غراب، که به خواست تروریستی سازمان برای اعزام به عراق نه گفته و مورد غضب سازمان واقع شده بود، بر اثر ضعف قوای جسمی و روانی، به بیماری مزمن گرفتار شده و مدت زیادی در یکی از بیمارستان های شهر کلن آلمان، بستری بود تا اینکه در تابستان امسال بدرود حیات گفت.»
آذر در زمان حمله کویت به عراق یعنی سال 1991 هفت ساله بود که به همراه برادرش داود به دستور رجوی همراه با صدها کودک دیگر مجاهدین، به اروپا منتقل شد. پدرش حبیب غراب و مادرش معصومه احتشام در تشکیلات سازمان در عراق ماندند و تا هنگام مرگ او را ندیدند. برادر در اروپا ماند تا تابستان 1997 که به عراق بازگشت و دیگر هرگز آذر را ندید.
آذر که دیگر عضو میلیشیا محسوب نمی‌شد در آلمان رها شد و تا واپسین روزهای عمرش تنها از حمایت و مراقبت دوست پسرش و خانواده او برخوردار بود.
با وخامت بیماری آذر و مرگ دردناک او بسیاری از جدا شده ها از جمله یاسر عزتی سازمان را مورد انتقاد قرار دادند. انتقادات جدا شده‌ها، تشکیلات را بر آن داشت که اقدام به انتشار نامه هایی از سوی مادر و برادر آذر کند. نامه‌هایی که به جای آن که در سوگ آذر باشد برای ناسزاگویی و اتهام‌زنی به جدا شده‌هایی بود که از ظلمی که به آذر رفته بود گفته بودند.