इस घटना का पूर्वाभास 10 मई 1973 को हुआ, जब ली, गोल्डन हार्वेस्ट नामक स्टूडियो में, "एंटर द ड्रैगन" नामक फिल्म की डबिंग के वक्त अचानक बेहोश हो गए। उस समय उनका पूरा शरीर दौरे और प्रमस्तिष्कीय शोथ से पीड़ित था। उन्हें तत्काल हांगकांग बाप्टिस्ट अस्पताल में भर्ती कराया गया, जहां डॉक्टरों ने उनकी सूजन को मेनिटोल नामक दवा देकर कम करने और उन्हें होश में लाने में सफलता प्राप्त की। मृत्यु के दिन उन सभी लक्षणों की पुनरावृति हुई जो उनकी पहली बेहोशी में हुई थी।

20 जुलाई 1973 को ली हांगकांग में थे। वहां, रात्रि भोज के समय उनकी मुलाकात जेम्स बॉन्ड फिल्म के अभिनेता जॉर्ज लेज़ेनबाई से होने वाली थी, जिनके साथ ली एक फ़िल्म बनाना चाहते थे। ली की पत्नी, लिंडा के मुताबिक, ली दोपहर के 2 बजे रेमंड चो से उनके घर पर मिले और उनसे "गेम ऑफ़ डेथ" नामक फ़िल्म के निर्माण पर चर्चा की।

वहां उन दोनों ने शाम के 4 बजे तक साथ-साथ काम किया। फिर वे दोनों बेट्टी टिंग, एक ताईवानी अदाकारा से मिलने उसके घर पर गए।

वहां उन तीनों ने मिल कर फिल्म की पटकथा पढ़ी. फिर चो, शाम को होने वाले प्रीती भोज सम्मलेन में भाग लेने के लिए वहां से विदा हो गए।

कुछ समय बाद, ली ने सिर में दर्द की शिकायत की। टिंग ने उसे एक एनलजेसिक (दर्द निवारक),एकुआजेसिक दवा दी, जिसमें एस्प्रिन के साथ-साथ मसल रिलैक्संट भी मौजूद था। शाम को लगभग 7:30 बजे, ली झपकी लेने के लिए लेट गए। ली को भोजन के समय अनुपस्थित पाकर, चो उनके घर आए, मगर ली को उठा नहीं सके। इसके बाद एक डॉक्टर बुलाया गया, 10 मिनट तक ली को होश में लाने के प्रयास के बाद उसने ली को एम्बुलेंस द्वारा क्वीन एलिजाबेथ अस्पताल भेज दिया। 
लेकिन, अस्पताल पहुंचने तक ली की मृत्यु हो गई थी। उनके शरीर पर बाहरी चोट का कोई प्रत्यक्ष निशान मौजूद नहीं था; तथापि उनका मस्तिष्क 1,400 ग्राम से बढ़ कर 1,575 ग्राम तक काफी सूज गया था (13% की वृद्धि). ली की उम्र 32 वर्ष थी। शव-परीक्षा के दौरान उनके शरीर में पाए गए सिर्फ दो पदार्थ थे इक्वाजेसिक और भांग के अंश.15 अक्टूबर 2005 को एक संवाददाता सम्मेलन के दौरान चो ने बताया कि ली की मृत्यु इक्वाजेसिक में मौजूद मसल रीलेक्सेंट के प्रति अतिसंवेदनशीलता के कारण हुई है, जिसे उन्होंने दर्द निवारक के सामान्य घटक के रूप में बताया। जब डॉक्टरों ने ली को अधिकृत रूप से मृत घोषित किया, तब इसे "ग़लत साहस द्वारा मृत्यु" की संज्ञा दी गयी। 

हांगकांग में ली के व्यक्तिगत चिकित्सक, डॉक्टर डॉन लैंगफोर्ड ने, जिन्होंने ली की मूर्छा के दौरान पहली बार इलाज किया था, मृत्यु के बाद कहा कि " मेरे मन में कोई प्रश्न नहीं है कि भांग को एक आनुमानिक कारण बताया गया होगा". उनका यह भी मानना था कि "ली की पहली बेहोशी में इक्वाजेसिक का कोई हाथ नहीं था". प्रोफ़ेसर आर.डी. टिअरे को, जिन्होंने लगभग 1000 से अधिक शव परीक्षाओं का निरीक्षण किया था, ली मामले में शीर्ष विशेषज्ञ बनाया गया। डॉ॰ टिअरे ने घोषणा की कि भांग की उपस्थिति एक संयोग मात्र है और जोड़ा कि मृत्यु के लिए सिर्फ भांग को ज़िम्मेदार ठहराना "गैर ज़िम्मेदाराना और तर्कहीन" है। उनका निष्कर्ष था कि मृत्यु दर्द निवारक दावा इक्वाजेसिक के नुस्खे में मौजूद यौगिक की आपसी प्रतिक्रिया के फलस्वरूप तीव्र प्रमस्तिष्कीय शोथ के कारण हुई है। मई में ली की जान बचाने वाले, प्रख्यात न्यूरोसर्जन पीटर वू का प्रारंभिक विचार था कि मृत्यु का कारण भांग अथवा इक्वाजेसिक की प्रतिक्रिया को दिया जाना चाहिए। हालांकि बाद में वे अपने इस कथन से पीछे हट गए:

ली की मृत्यु के समुचित कारण विवाद का विषय हैं।

उनकी पत्नी लिंडा अपने मूल निवास स्थान सिएटल वापस आ गईं और ली को लेकव्यू कब्रिस्तान के स्थल 276 में दफना दिया गया। 31 जुलाई 1973 को ली के अंतिम संस्कार में स्टीव मैक्वीन, जेम्स कोबर्न, चक नोरिस, जॉर्ज लेज़ेनबाई, डैन इनोसानटो, टाकि किमुरा, पीटर चिन और उनके भाई रॉबर्ट ली शामिल थे।

उनके महान व्यक्तित्व और असामयिक निधन ने उनकी मृत्यु के बारे में कई अटकलों को हवा दी, जिसमें शामिल है उनकी हत्या में ट्रायड सोसाइटी की मिलीभगत और उन पर और उनके परिवार पर एक अनुमानित श्राप.

इस श्राप सिद्धांत को उनके पुत्र ब्रैनडन ली, एक अभिनेता, तक बढ़ा दिया गया जो अपने पिता की मृत्यु के 20 वर्ष बाद 28 वर्ष की उम्र में "द क्रो" के फिल्मांकन के दौरान एक अजीब दुर्घटना में मारे गए। यह उनकी मौत के बाद प्रर्दशित की गई और अपने पिता की अंतिम फिल्म की तरह इस फिल्म ने भी एक पंथ का दर्जा प्राप्त किया। ("द क्रो" को कंप्यूटर जनित दृश्यों और चंद मगर नाज़ुक दृश्यों में जो फिल्मांकन के लिए बाकी थे, स्टंट डबल के प्रयोग द्वारा पूरा किया गया।) ब्रैनडन ली को उनके पिता के बग़ल में दफनाया गया।

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