Faleceu em 22 de agosto de 1976, durante viagem de carro na Rodovia Presidente Dutra. Segundo autoridades de então, teria sido mero acidente automobilístico, no antigo quilômetro 165 (atual 328) da Rodovia Presidente Dutra, na altura da cidade fluminense de Resende.
O automóvel em que viajava, um Chevrolet Opala, colidiu violentamente com uma carreta carregada de gesso, tendo também seu motorista e amigo Geraldo Ribeiro, morto no acidente.
Em 1996 seu corpo foi exumado, para se esclarecer a causa de sua morte, levantando-se novamente a polêmica sobre o caso. O laudo oficial da exumação novamente concluiu que foi um acidente de trânsito, sendo tal laudo contestado pelo secretário particular de JK, Serafim Jardim, no livro "JK, onde está a verdade".
Em 2001, a Câmara dos Deputados instituiu uma Comissão Externa requerida pelo marido da neta de JK, ex-deputado Paulo Octávio para averiguar as suspeitas de assassinato do ex-presidente. A apuração final da foi taxativa:
Por mais que se exercite a imaginação e a criatividade, não se consegue encontrar um argumento sólido, balizado, lógico e técnico que possa apoiar a tese de assassinato... Os menores detalhes não passaram despercebidos. Investigamos todas as dúvidas, todas as suspeitas. À medida que as questões foram sendo esclarecidas e respondidas, a conclusão foi-se impondo inexoravelmente. Ao final destes trabalhos, não restam mais dúvidas de que a morte de Juscelino Kubitscheck foi causada por um acidente automobilístico, sem qualquer resquício da consumação de um assassinato encomendado.
Em 2012, a Comissão Nacional da Verdade, que analisa os crimes políticos ocorridos entre 1946 e 1988, decidiu analisar o inquérito sobre a morte de Juscelino. Finalmente, em 9 de dezembro de 2013, a Comissão Municipal da Verdade Vladimir Herzog, da cidade de São Paulo, anunciou que o ex-presidente na realidade foi assassinado . Em 22 de abril de 2014, a Comissão Nacional da Verdade, concluiu que a morte de JK foi acidental.