Élete utolsó hónapjaiban, 1945 nyarán, kora őszén alkotta Bartók 3. zongoraversenyét. Feleségének, Pásztory Dittának szánta; részben ez is magyarázza, hogy annyira elüt a kompozíció karaktere az előző zongoraversenytől. A szonátaszerkezetű első tétel a vonósok „erdőzsongásával” kezdődik. A zongora ehhez verbunkos ízű melódiát társít.

A lassú tétel felirata egyedülálló Bartók életművében: Adagio religioso. A „vallásos” adagio Beethoven híres vonósnégyes-tételére emlékeztet anélkül, hogy azt hangról hangra idézné: az op. 132-es a-moll kvartett lassújára, amelynek Beethoven a „felgyógyult beteg hálaéneke lyd hangnemben” címet adta. A zenekar imitációs bevezetője után a zongora korálszerű, egyszerű harmóniákkal kísért melódiát játszik, majd újra váltakozva imitáció és korálsor következik, ahogy Beethovennél. Nem alaptalan ebben személyes vallomást látnunk: 1945 nyarán, Saranac Lake üdülőhelyen Bartók átmenetileg valóban úgy érezhette, gyógyul, végre jobbra fordul minden. A tétel középrésze ugyancsak a saranaci nyaralás emlékét őrzi: itt jegyzett fel ugyanis Bartók madárénekeket. Közülük többet hangról hangra felhasznált a kompozícióban.

A zárótétel 3/8-os rondó, amelybe még egy fúga is belefér. Bartók a tisztázatot már nem tudta végigírni: tizenhét ütem a partitúrából üresen maradt. Serly Tibor végezte el az utolsó retust. Közel fél évvel a zeneszerző halála után, 1946. február 8-án, Sándor György szólójával hangzott el először a mű, s óriási sikert aratott.