
En 1762 comenzaron las pláticas en Londres entre los gobiernos de Gran Bretaña y Francia para poner fin a la guerra. D'Éon era una de los miembros de la delegación francesa, y una vez más, se le asignó la misión de realizar una reunión secreta con los parlamentarios ingleses a fin de sobornarlos para que presionaran a que se firmara un tratado de paz.
Una vez terminada la guerra y retomadas las relaciones diplomáticas entre Gran Bretaña y Francia, a D'Éon se le nombro como primer secretario en la embajada francesa en Londres. El conde de Guerchy, embajador, no tenia buenas relaciones con D'Éon. El odio mutuo entre ambos obligó a D'Éon a abandonar la embajada y llevarse consigo importantes documentos. Entre ellos había cartas que revelaban nombres de parlamentarios y otras figuras influyentes inglesas que recibieron sobornos por parte del gobierno francés.
Guerchy exigió por todos los medios la devolución de dichos documentos, fracasando en su cometido. Por esa época comenzaba a circular un extraño rumor en Londres: que el Chevalier D'Éon era una mujer que durante años se había hecho pasar por hombre. Indignado, D'Éon se negó y se burló de la sugerencia. Pero un año más tarde el rumor de que D'Éon era mujer fue la comidilla de todo Londres, y la gente comenzó a hacer apuestas. Se decía que la cantidad total que se había apostado respecto al sexo de D'Éon alcanzaba las 120,000 libras. Los que creían que era un hombre se basaban en dos argumentos principales: su historial de valentía como oficial del ejército francés durante la guerra de los Siete Años, y el hecho de que era francmasón, porque era del dominio público que esa sociedad no admitía mujeres. Por otra parte, los que pensaban que era mujer señalaban que no se había casado y que no se le conocían amantes. Jamás iba tras mujeres, lo que era, por cierto, muy poco común para un oficial y caballero del siglo XVIII.
La única forma, y la más obvia, de comprobar si D'Éon era hombre o mujer, era pedirle que se sometiera a un examen medico; pero D'Éon, indignado, rechazó la sugerencia. Se le ofreció 25,000 libras y, aún así se negó. De vez en cuando, alguien lo desafiaba públicamente a que demostrará que era hombre, pero D'Éon jamás respondía.
En 1777, un hombre que había apostado grandes sumas de dinero a que D'Éon era una mujer, y quería recuperarlo, presentó una demanda con el argumento de que podía demostrar que había ganado la apuesta. El hecho es que D'Éon se negó a subir al sitial de los testigos y al no aportar pruebas para su defensa parecía sugerir que temía que le pidieran someterse a un examen médico porque sabia que eso probaría al mundo haciéndole pensar que era un hombre cuando, en realidad, era una mujer. El veredicto del jurado fue que D'Éon era mujer y el juez proclamó ganador al demandante.

A partir de agosto de 1777, D'Éon apareció en Londres vestido de mujer. Luego regresó a Francia, se retiró a las propiedades de su familia en Borgoña, donde vivió ocho años vestido de mujer.
La "Chevaliére D'Éon", como se hizo llamar desde entonces, se volvió muy religiosa. Ingresó en una de las órdenes de monjas más devotas y respetadas. En 1785 se instaló en Londres y nunca más regreso a Francia. Fueron 25 años, durante los cuales vistió siempre ropas de mujer. Hacía el fin de su vida vivió sumida en la pobreza. Murió en mayo de 1810.
La historia debería terminar aquí pero no es así. Su medico de cabecera al preparar el cadáver para su funeral quedó pasmado. Comprobó que D'Éon era un hombre: un hombre completo, sin ninguna deformidad en sus órganos sexuales masculinos.
El misterio al que sus contemporáneos no encontraron explicación sigue en pie hasta el día de hoy: ¿Por qué D'Éon aceptó que se le declarará públicamente impostor, y se avino a vestir ropas de mujer durante los últimos treinta y tres años de su vida, cuando en cualquier momento podría haber probado que era hombre? Se ha sugerido que estaba tan presionado por las continuas acusaciones de que era una mujer, que termino por creérselo él mismo.