2007年9月12日午後2時、「内閣総理大臣及び自由民主党総裁を辞する」と退陣を表明する記者会見を急遽行った[30]。また、理由についてはテロとの戦いを継続する上では自ら辞任するべきと判断したとした[31]。これにより同日予定されていた衆議院本会議の代表質問は中止となった。

翌日（9月13日）、慶應義塾大学病院に緊急入院。検査の結果、胃腸機能異常の所見が見られ、かなりの衰弱状態にあると医師団が発表した。

安倍内閣メールマガジンは9月20日配信分において「国家・国民のためには、今身を引くことが最善と判断した」とメッセージを配信し終了した[32]。

なお、病院側は、安倍首相の容体は回復してきているものの退院できる状態ではないとした[注 5]。9月21日は安倍の53歳となる誕生日だが、病院で誕生日を迎えることになった[33]。このように安倍首相は退陣まで公務復帰できなかった状況だが、与謝野官房長官は「首相の判断力に支障はない」と内閣総理大臣臨時代理は置く予定はないという方針をとっていた[34]。20日の官房長官会見では「首相は辞任と病気の関係を説明するべき」としていた[35][注 6]。