En la tarde del 16 de julio de 1981, Chapin conducía en dirección oeste por la autopista Long Island Expressway rumbo a un concierto benéfico gratuito en el Lakeside Theater en Eisenhower Park en East Meadow, Nueva York, esa noche.
A las 12:27 p.m. cerca de la salida 40 en Jericho, Nueva York, Chapin había encendido sus luces de emergencia, desacelerado la velocidad de su vehículo a 15 mph (24 km/h) y había zigzagueado del carril más a la izquierda al carril central, al carril izquierdo y luego de regreso al carril central antes de que su vehículo fuera golpeado por detrás por un camión semirremolque. La fuerza de la colisión aplastó la parte trasera del automóvil, rompió el tanque de combustible y arrastró el automóvil varios cientos de pies sobre el pavimento.
Los transeúntes lograron ayudar a Chapin, inconsciente, a salir de su Volkswagen Rabbit de 1975, que se había incendiado . Chapin fue trasladado inmediatamente en helicóptero policial desde el lugar del accidente, en las afueras de Jericho, Nueva York , al cercano Centro Médico del Condado de Nassau. Fue declarado muerto a la 1:05 p. m. a la edad de 38 años debido a un paro cardíaco y una hemorragia interna. El forense que examinó el cuerpo declaró que el paro cardíaco fue consecuencia del accidente y no su causa.
Sandra Chapin, la viuda de Chapin, ganó una sentencia de 12 millones de dólares en una demanda por negligencia contra Supermarkets General, los propietarios del camión involucrado en el accidente.
Chapin está enterrado en el cementerio rural de Huntington, en Huntington, Nueva York. Su epitafio está tomado de su canción de 1978 «I Wonder What Would Happen to This World»: