Vào 14 giờ ngày 31 tháng 8 năm 2018, Lê Minh Thông được phát hiện đã tử vong (đột tử) trong phòng 204 Nhà khách Quốc hội 165 Nam Kỳ Khởi Nghĩa, phường 7, quận 3 Thành phố Hồ Chí Minh. Thời gian tử vong được xác định là từ 1h đến 3h sáng ngày 31/8/2018, trong khi đang nghỉ để chờ chuyến bay về Thanh Hóa vào lúc 13h30 ngày 31/8, sau chuyến công tác cùng Đoàn công tác của Ủy ban KHCN&MT của Quốc hội ở một số tỉnh miền Nam Việt Nam từ ngày 28 – 30/8.Cơ quan cảnh sát điều tra quận 3 Thành phố Hồ Chí Minh đã làm thủ tục pháp y và xác định nguyên nhân tử vong là do bệnh lý tim mạch.[4]