Vào ngày 31 tháng 1 năm 1988, Heather bắt đầu có các triệu chứng giống như bệnh cúm. Sáng hôm sau, cô bé ngất tại nhà và được đưa đến Bệnh viện Cộng đồng ở El Cajon. Trên đường đi, cô bé bị ngừng tim, nhưng các nhân viên y tế đã làm nó đập trở lại lúc 9:25 sáng Sau đó cô bé được đưa lên máy bay tới Bệnh viện Nhi đồng San Diego, nơi phát hiện ra rằng một phần ruột của cô bé đã phình to đến 4 inch (100 mm) đường kính. Heather đã trải qua ca phẫu thuật khẩn cấp lúc 12:45 để chữa tắc nghẽn ruột cấp tính, nhưng không may qua đời hai giờ sau khi phẫu thuật.[11][12] Nguyên nhân tử vong của O'Rourke được xác định là do hẹp đường ruột bẩm sinh [13] và sốc nhiễm trùng.[1][14][15]

Daniel Hollander, trưởng khoa tiêu hóa tại Đại học California, Trung tâm y tế Irvine tuyên bố rằng cái chết của O'Rourke là "khác thường" vì cô thiếu các triệu chứng trước đó của khiếm khuyết ruột: "Tôi sẽ gặp rất nhiều khó khăn [tiêu hóa] trong suốt cuộc sống của cô ấy và không chỉ phát triển một vấn đề bất ngờ. " [11] Tuy nhiên, bác sĩ chuyên khoa tiêu hóa Frank Sinatra của Bệnh viện Nhi đồng Los Angeles tuyên bố rằng có thể hẹp ruột bẩm sinh gây ra cái chết đột ngột mà không có triệu chứng nếu nhiễm trùng khiến ruột bị vỡ.

Một đám tang riêng được tổ chức cho O'Rourke vào ngày 5 tháng 2 năm 1988 tại Los Angeles.[11] Cô được chôn cất tại Nghĩa trang Công viên Tưởng niệm Làng Westwood.