Entwistle falleció en la habitación 658 del Hard Rock Hotel & Casino en Las Vegas el 27 de junio de 2002, un día antes del primer concierto de la gira de The Who por los Estados Unidos. Había ido a su habitación con Alycen Rowse, una estríper, que se levantó a las 10:05 p.m. y encontró al músico muerto. El forense de Clark County determinó que la muerte se debió a un ataque al corazón inducido por el consumo de cocaína.
Su funeral fue organizado en St. Edward’s Church en Stow-on-the-Wold, Gloucestershire, Inglaterra, el 10 de julio, y sus cenizas fueron enterradas en una ceremonia privada. Un servicio conmemorativo se celebró el 24 de octubre en St Martin-in-the-Fields, en Trafalgar Square. La colección de guitarras y bajos de Entwistle fue subastada en Sotheby’s por su hijo, Christopher, para satisfacer el pago de aranceles previstos en la herencia de su padre.