Практически не снимался в кино Столяров и в 60-е годы. Тогда на экранах страны появилось всего лишь две картины, где актер сыграл крупные роли: "Человек меняет кожу" (1965) и "Туманность Андромеды" (1967). Последний фильм даже получил специальный приз на фестивале в Триесте в 1968 году. Столяров в этом фильме сыграл свою последнюю (тоже главную) роль в кино. Именно малая занятость в кино позволила руководителям Театра киноактера, где он работал, выдвинуть против Столярова обвинение, что он не выполняет положенную норму. За это его и его жену уволили из театра. Этот скандал серьезно подорвал здоровье актера, вскоре он серьезно заболел.

Рассказывает К. Столяров: "В 1968 году у отца внезапно начала опухать нога, и поначалу он не придал этому особого значения. Он никогда до этого не болел. Как раз тогда ему удалось наконец «пробить» разрешение на съемки собственного фильма. Много нервов для этого пришлось потратить. Мы вместе поехали выбирать натуру, и тут болезнь спутала все его планы. У него обнаружили рак. Как тогда сказали врачи, "болезнь от огорчения". Отца положили в Кремлевку, а мной овладела навязчивая идея: я же должен отдать отцу долг! И вот Бог мне подсказал: писать сценарий о Дмитрии Донском! Отца всегда интересовал тот период истории, он загорелся, много работал. И этим продлил себе жизнь на год. Однажды его пригласили на какой-то юбилей, и он пришел на него в белом свитере, красивый, как всегда. Все знали, что он обречен, но сам отец не показывал виду, что ему плохо.

В 1969 году, незадолго до его смерти, я принес в больницу документы о присвоении ему звания народного артиста.