พระราชทานเพลิงพระศพ สมเด็จพระเจ้าพี่ยาเธอ เจ้าฟ้ามหิดลอุดลเดช กรมหลวงสงขลานครินทร ด้วยมีพระบรมราชโองการดำรัสเหนือเกล้าฯ ว่า ถึงเวลาอันสมควรที่จะพระราชทานเพลิงพระศพ สมเด็จพระเจ้าพี่ยาเธอ เจ้าฟ้ามหิดลอดุลเดช กรมหลวงสงขลานครินทร จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้เจ้าพนักงานตกแต่งพระเมรุที่ท้องสนามหลวงโดยสมควรแก่พระเกียรติยศอันสูงศักดิ์ พร้อมสรรพด้วยสร้างสำหรับพระสงฆ์สวดพระอภิธรรม กับพลับพลาพระที่นั่งทรงธรรมเป็นที่ทรงบำเพ็ญพระราชกุศล ศาลาลูกขุนและศาลานางใน โดยรอบพระเมรุมีราชวัติทึบปักฉัตรนากทองเงิน 5 ชั้น และที่พระเมรุปักฉัตรทองฉลุล่าย 7 ชั้นกับบังแทรกรอบพระเมรุมาศที่หน้าพระมรุด้านตะวันออก เปลื้องพระโกศทองใหญ่ เชิญพระลองชิ้นประดิษฐานเหนือพระจิตกาธานในพระเมรุประกอบพระโกศจันทน์ไว้

โปรดเกล้าฯ ให้สังฆการีเชิญเสด็จพระเจ้าวรวงศ์เธอ กรมหลวงชินวรสิริวัฒน์ สมเด็จพระสังฆราชเจ้า และนิมนต์พระสงฆ์ราชาคณะที่จักสวดศราทธพรตขึ้นยังอาสนบนพระที่นั่งทรงธรรม 

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงประเคนพัดสังเค็ตแด่สมเด็จพระสังฆราชเจ้า แล้วประทับพระราชบัลลังก์ทรงจุดธูปเทียนเครื่องทรงธรรม สมเด็จพระสังฆราชเจ้าถวายพระธรรมเทศนา พระสงฆ์ราชาคณะ 30 รูป มีสมเด็จพระวันรัต เจ้าอาวาสวัดสุทัศนเทพวรารามเป็นประธานสวดศราทธพรตจบแล้ว

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงทอดผ้าไตร 31 ไตร พระสงฆ์สดับปกรณ์แล้ว ทรงประเคนใบจตุปัจจัยไทยธรรมเครื่องบูชากัณฑ์เทศน์ พระสงฆ์ถวายอนุโมทนา สมเด็จพระสังฆราชเจ้าถวายอติเรก

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จพระราชดำเนินขึ้นสู่พระเมรุ ทหารเป่าแตรนอนเคารพพระศพจบแล้ว พระราชทานเพลิงพระศพสมเด็จพระเจ้าพี่ยาเธอ เจ้าฟ้ามหิดลอุดลเดช กรมหลวงสงขลานครินทร ทหารกองต่างๆ ในกระบวนแห่พระศพกระทำวันทยาวุธ แตรวงบรรเลงเพลงมหาชัย เจ้าพนักงานประโคมสังข์แตรกลองชะนะธรรมเทศนาแล้ว ประทับพระราชบัลลังก์ ทรงจุดธูปเทียนเครื่องทรงธรรม และโปรดเกล้าฯ ให้พระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจิรศักดิ์ สุประภาต จุดเครื่องทองน้อย

เมื่อสมเด็จพระพุทธโฆษาจารย์แสดงพระธรรมเทศนาจบแล้ว พระสงฆ์ 20 รูปมีพระธรรมปิฎกวัดพระเชตุพนเป็นประธานสวดศราทธพรต

ครั้นสวดจบพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงทอดผ้าไตร พระสงฆ์ 21 รูปสดับปกรณ์แล้ว ทรงประเคนใบจตุปัจจัยไทยธรรมเครื่องบูชากัณฑ์เทศน์พระสงฆ์ถวายอนุโมทนา สมเด็จพระพุทธโฆษาจารย์ถวายอติเรกพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงจุดธูปเทียนบูชาธรรมที่พระแท่นสวดพระอภิธรรมแล้ว

เวลา 18 นาฬิกาเสด็จพระราชดำเนินกลับพระราชวังดุสิต เจ้าพนักงานกงเต๊กเชิญเครื่องสังเวยขึ้นตั้งบรรพชิตอนัมและจีนขึ้นสวดสังเวยแล้ว โปรดเกล้าฯ ให้พระเจ้าพี่ยาเธอ กรมขุนชัยนาทนเรนทร ทรงทอดฟ้าไตรสลับแพร 35 ไตรบรรพชิตอนัมและจีนสดับปกรณ์เสร็จแล้ว กลับลงไปสวดกงเต๊กต่อไป

วันที่ 16 มีนาคม เวลา 14 นาฬิกาเศษ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงพระภูษาขาว เสด็จพระราชดำเนินโดยรถยนตร์พระที่นั่งจากพระราชวังดุสิตยังท้องพระโรงวังสวนกุหลาบ ทรงทอดผ้าไตรพระสงฆ์ 20 รูป มีพระสังฆกิจคุณ เจ้าอาวาสวัดตรีทศเทพเป็นประธานสดับปกรณ์ถวายอนุโมทนาและถวายอติเรกแล้ว เสด็จฯกลับพระราชวังดุสิต

เจ้าพนักงานเปลื้องพระโกศทองใหญ่ออก ชาวพนักงานประโคมสังข์แตรกลองชะนะ ตำรวจหลวงเชิญพระลองทรงพระศพออกจากท้องพระโรงไปประดิษฐานบนรถพระวิมานแล้ว เชิญออกจากวังสวนกุหลาบไปยังหน้าวัดพระเชตุพน เชิญขึ้นประดิษฐานบนเกรินเวชยันตราชรถประกอบพระโกศทองใหญ่ประดับพุ่มยอดและเฟือง

โปรดเกล้าฯ ให้พระเจ้าพี่ยาเธอกรมขุนชัยนาทนเรนทร เสด็จไปทรงทอดผ้าขาว พระสงฆ์วัดพระเชตุพน 20 รูป มีพระวิเชียรธรรมคุณาธาร เป็นประธานสดับปกรณ์แล้ว เจ้าพนักงานเลื่อนเกรินขึ้นบันไดนาค เชิญพระโกศประดิษฐานในบุษบกเวชยันตราชรถ เดินกระบวนแห่พระศพพร้อมด้วยกองราชอิสสริยยศ (ดั่งแจ้งอยู่ในหมายกำหนดการพระเมรุนั้นแล้ว) มีกองราชเสนาเป็นกองหน้า คือทหารม้า 2 กองร้อย ทหารปืนใหญ่ 2 กองร้อย ทหารมหาดเล็ก 1 กองพันกับแตรวงธงประจำกอง ทหารเรือ 1 กองพันพร้อมด้วยแตรวงธงประจำกองกับกองบังคับการผู้กำกับกระบวน

สมเด็จพระวชิรญาณวงศ์ เจ้าอาวาสวัดบวรนิเวศวิหาร ขึ้นราชรถเล็กอ่านพระอภิธรรมนำพระศพสู่พระเมรุท้องสนามหลวง โดยทางถนนสนามชัย ถนนราชดำเนินและถนนพระจันทร์

วันที่ 14 มีนาคม พุทธศักราช 2472 เวลา 16 นาฬิกาเศษได้พระฤกษ์ยกยอดพระเมรุ โหรบูชาฤกษ์มีศีร์ษะสุกร บายศรีตอง 3 ชั้นซ้ายขวาเหนือศาลเพียงตา ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ากรมพระนริศรานุวัดติวงศ์ เสด็จทรงชักรอกยกฉัตร 5 ชั้นขึ้นที่ยอดพระเมรุ เจ้าพนักงานลั่นฆ้องชัย ประโคมสังข์แตรเครื่องดุริยางค์

วันที่ 15 มีนาคม เจ้าพนักงานเชิญพระลองพระศพสมเด็จพระเจ้าพี่ยาเธอ เจ้าฟ้าฯกรมหลวงสงขลานครินทร ขึ้นประดิษฐานบนพระแท่นแว่นฟ้าทอง ณ ท้องพระโรงวังสวนกุหลาบ ประกอบพระโกศทองใหญ่ ประดับพุ่มยอดและเฟื่อง ภายใต้เบ็ญจปฎลเศวตฉัตร แวดล้อมด้วยเครื่องราชอิสสริยยศ ชาวพนักงานประโคมสังข์แตรกลองชะนะ

เวลา 17 นาฬิกา 15 นาฑี พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงเครื่องเต็มยศใหญ่ทหารมหาดเล็กรักษาพระองค์ ประดับเครื่องราชอิสสริยาภรณ์สายสะพายจุลจอมเกล้า เสด็จพระราชดำเนินโดยรถยนตร์ พระที่นั่งจากพระราชวังดุสิตสู่วังสวนกุหลาบทรงจุดธูปเทียนเครื่องนมัสการและทรงประเคนพัดสังเค็ดแก่สมเด็จพระพุทธโฆษาจารย์ เจ้าอาวาสวัดเทพศิรินทร์ ผู้จักถวายพระ

เวลา 16 นาฬิกา 15 นาฑี พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงเครื่องเต็มยศทหารเรือ ทรงประดับเครื่องราชอิสสริยาภรณ์สายสะพายมหาจักรีบรมราชวงศ์ เสด็จพระราชดำเนิรพร้อมด้วยสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินี โดยรถม้าพระที่นั่งเทียมม้า 6 แต่พระที่นั่งบรมพิมานในพระบรมมหาราชวัง มีนายทหารราชองครักษ์เชิญธงกระบี่ธุช ธงพระครุฑพาห์ขึ้นม้านำ ทหารม้าแห่นำตามเสด็จออกประตูวิเศษชัยศรีไปเทียบรถพระที่นั่งที่ถนนหน้าพระธาตุ เสด็จขึ้นประทับพลับพลาพระที่นั่งทรงธรรมณพระเมรุท้องสนามหลวง

กระบวนแห่งพระศพกองราชเสนาเดินถวายตัวผ่านหน้าพระที่นั่งตรงไปออกนอกราชวัติด้านใต้ เลี้ยวไปตั้งแถวที่สนามหญ้าหน้าพระเมรุด้านตะวันออก กองทหารปืนใหญ่ไปตั้งอยู่ที่ด้านเหนือพระเมรุกองราชอิสสริยยศหยุดเทียบเวชยันตราชรถที่ถนนพระจันทร์ตรงช่องราชวัติ เจ้าพนักงานเชิญพระโกศเลื่อนลงทางเกรินบันไดนาคประดิษฐานเหนือพระยานมาศสามลำคานเสร็จแล้ว

สมเด็จพระวชิรญาณวงศ์ขึ้นเสลี่ยงกลีบบัวอ่านพระธรรมนำพระศพ แห่เวียนพระเมรุพร้อมด้วยกองราชอิสสริยยศพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จทรงพระราชดำเนิรตามพระศพพร้อมด้วยพระบรมวงศานุวงศ์เวียนพระเมรุโดยอุตตราวรรตครบ 3 รอบแล้ว

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จขึ้นประทับพลับพลา เจ้าพนักงานเทียบพระยานทหารปืนใหญ่ 2 กองร้อยยิงปืนพร้อมกันเป็นกองร้อยๆ ละ 3 ครั้งสลับกัน พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เสด็จกลับประทับพระที่นั่งทรงธรรม สมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีเสด็จขึ้นพระราชทานเพลิง และพระบรมวงศ์นุวงศ์ทั้งฝ่ายหน้าฝ่ายในเสด็จขึ้นถวายพระเพลิงต่อไป

เวลา 18 นาฬิกา 20 นาฑี พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวกับสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินี เสด็จพระราชดำเนิรกลับพระราชวังดุสิตโดยรถยนตร์พระที่นั่ง เมื่อพระบรมวงศานุวงศ์ถวายพระเพลิงแล้ว คณะทูตข้าทูลละอองธุลีพระบาทและพระสงฆ์ขึ้นถวายพระเพลิงต่อไป แล้วเจ้าพนักงานได้ปิดพระฉากรักษาพระเพลิงสุมพระอัฏฐิไว้คืนหนึ่ง

ตั้งแต่ได้เชิญพระศพขึ้นประดิษฐานบนพระเมรุ พระพิธีธรรมได้เข้าประจำสร้างทั้งสี่ ผลัดเปลี่ยนกันสวดพระอภิธรรม และชาวพนักงานประโคมยามจนถึงเวลาเชิญพระอัฏฐิกลับ

วันที่ 17 มีนาคม เวลาเช้า เจ้าพนักงานกรมวังเลี้ยงพระสงฆ์ที่สวดประจำสร้างทั้งสี่รวม 32 รูป เจ้าพนักงานภูษามาลาดับพระเพลิงประมวญพระอัฏฐิถวายคลุมไว้ ตั้งพระสุคนธ์ขันสรงและพระโกศทองลงยาสำหรับทรงพระอัฏฐิ 

เวลา 7 นาฬิกา 40 นาฑี พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงพระภูษาขาว ประดับเครื่องราชอิสสริยาภรณ์สายสะพายมหาวชิรมงกุฎ เสด็จพระราชดำเนิรพร้อมด้วยสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินี โดยรถยนตร์พระที่นั่งจากพระราชวังดุสิตมายังพระที่นั่งทรงธรรม
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จขึ้นพระเมรุเจ้าพนักงานภูษามาลาเปิดคลุม พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวสรงพระอัฏฐิสมเด็จพระเจ้าพี่ยาเธอ เจ้าฟ้ามหิดลอดุลเดช กรมหลวงสงขลานครินทรด้วยพระสุคนธ์แล้ว เจ้าพนักงานแจงและแปรพระรูปถวายคลุมไว้

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เสด็จลงจากพระเมรุไปประทับพระที่นั่งทรงธรรม โปรดเกล้าฯ ให้ข้าทูลละอองธุลีพระบาทราชสกุลราชินีกุล (ดั่งรายนามที่แจ้งอยู่แล้วในหมายกำหนดการ) เดิรสามหาบ 3 สำรับเวียนพระเมรุโดยอุตตราวรรต 3 รอบแล้ว
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จขึ้นพระเมรุ ทรงทอดไตรแพรสามหาบและโปรดเกล้าฯ ให้สมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอ เจ้าฟ้ากรมหลวงเพชรบุรีราชสิรินธร ทรงทอดต่อไป
พระสงฆ์สดับปกรณ์ไตรสามหาบ คือ (1) สมเด็จพระสังฆราชเจ้า (2) สมเด็จพระวชิรญาณวงศ์ (3) สมเด็จพระพุฒาจารย์ (4) พระธรรมวโรดม (5) พระเทพมุนี (6) พระปัญญาพิสารเถร ได้ขึ้นไปสดับปกรณ์ตามลำดับแล้วกลับไป ณ อาสนสงฆ์ที่พระที่นั่งทรงธรรม

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงโปรยเงินและทรงเก็บพระอัฏฐิสรงน้ำพระสุคนธ์ประมวญลงในพระโกศทองลงยาแล้ว เจ้าพนักงานภูษามาลาเชิญพระโกศขึ้นเหนือพานทองสองชั้น เชิญลงจากพระเมรุไปประดิษฐานในบุษบกบนพระแท่นแว่นฟ้าทอง ณ พระที่นั่งทรงธรรม และประมวญพระอังคารลงในพระอะอบประดิษฐานบนพานทองพักไว้ในพระเมรุ

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จกลับพระที่นั่งทรงธรรมทรงประเคนภัตตาหารสามหาบ ครั้นพระสงฆ์กระทำภักตกฤตย์เสร็จถวายอนุโมทนา และสมเด็จพระสังฆราชเจ้าถวายอติเรกกลับแล้ว ทรงทอดผ้าไตรสังเค็ต 4 กับไตรเปล่า 46 ไตร พระสงฆ์ 50 รูป มีพระเทพมุนี เจ้าอาวาสวัดเบ็ญจมบพิตรเป็นประธานสดับปกรณ์แล้ว