
Kärsittyään päänsärystä 20. heinäkuuta 1973 Lee otti Equagesic-särkylääkkeen ja päätti ottaa päiväunet. Näin Matthew A. Polly kirjoittaa vuonna 2018 julkaistussa elämänkerrassa Bruce Lee: A Life. Myöhemmin hänet löydettiin tajuttomana ja vietiin sairaalaan ambulanssilla. Siellä hänet todettiin kuolleeksi.
Neurokirurgi Dr. Peter Wu kertoi Leen kuoleman johtuneen aivoedeemasta eli aivojen turvotuksesta. Leen aivoedeemalle on vuosien varrella teorisoitu useita eri syitä. Leen kuoleman aikaan kuoleman syyksi kerrottiin reaktio Equagesic-särkylääkkeeseen, vaikka Lee oli raporttien mukaan syönyt lääkettä ennenkin.
Lisäksi on ehdotettu, että Leen kehosta löytynyt kannabis olisi ollut osasyynä hänen kuolemaansa, mutta Leen tapausta tutkinut kuolemansyyntutkija Donald Teare kieltää asian. Vuonna 2019 Poly ehdotti elämänkerrassa, että aivoedeeman olisi voinut aiheuttaa ylikuormitus ja kuumuus, koska Leen kainalosta poistettiin hikirauhanen vuonna 1972.
Vuonna 2022 tehty tutkimus kuitenkin ehdotti, että Lee olisi kuollut liikaan vedenjuontiin. Munuaisiin erikoistuneet espanjalaiset tutkijat tekivät tutkimuksen Clinical Kidney Journal -julkaisuun, jonka mukaan aivojen turpoaminen voi johtua munuaisten ongelmista käsitellä ylimääräistä vettä.
Lee, joka koki päänsärkyjä ja kohtauksia, romahti maahan kahta kuukautta aiemmin Enter the Dragon -elokuvan kuvauksissa 1973. Hänet vietiin sairaalaan, jossa lääkärit totesivat hänellä aivoedeeman. Hän pääsi sairaalasta pois useita päiviä myöhemmin.