Ngày 26 tháng 8 năm 1990, Vaughan biểu diễn 2 chương trình với Eric Clapton tại Nhà hát Alpine Valley, East Troy, Winsconsin. Tất cả các nghệ sĩ được đưa lên 4 chiếc trực thăng để tới Chicago, được chờ trên một sân gôn ở gần đó. Theo một nhân chứng, thời tiết ngày hôm đó có mây và sương mù cùng với những đám mây thấp. Bất chấp điều kiện thời tiết, các phi công được hướng dẫn để bay qua một ngọn đồi trượt tuyết cao 1.000 foot. Vaughan cùng 3 thành viên trong đoàn của Eric Clapton (quản lý Bobby Brooks, bảo vệ Nigel Browne và hỗ trợ quản lý tour Colin Smythe) lên trực thăng thứ 3–một chếc Bell 206B Jet Ranger–bay tới Meigs Field.[196][197][198] Lúc đó khoảng 12 giờ 50 phút sáng (theo giờ CDT), ngày 27 tháng 8, trực thăng rơi từ độ cao khoảng 850 feet, đổi hướng sang trái[198][199] và đâm vào ngọn đồi,[200] khoảng 50 feet tính từ đỉnh.[199] Tất cả các thành viên trong trực thăng, bao gồm phi công Jeff Brown, tử vong tại chỗ.[201][202] Trong cuốn tự truyện Clapton: The Autobiography, Clapton giải thích rằng, trái với những tin đồn, ông không để Vaughan ngồi chỗ của mình mà có cả ba thành viên trong đoàn của Clapton lên máy bay cùng với Vaughan tại thời điểm tai nạn.[199][203][204]

Vào 4 giờ 30 phút sáng, Tuần tra Hàng không Dân sự nhận thông báo và xác định được nơi va chạm gần 3 tiếng sau đó.[205] Cả Clapton và Jimmie Vaughan được yêu cầu đến nhận diện thi thể; một chiếc vòng cổ thập tự Coptic, vật dụng của Vaughan, được trao cho Jimmie Vaughan. Các nhân viên điều tra Quận Walworth tiến hành khám nghiệm tử thi và xác định rằng Vaughan bị đa chấn thương nội tạng và sọ não.[206] Nguyên nhân cái chết được chính thức thông báo do “mất máu vì rách ngang động mạch chủ” và dập sọ đa điểm.[201] Theo Milwaukee Journal Sentinel, một phi công kỳ cựu tại Thung lũng Alpine nghi ngờ rằng Brown đã cố gắng bay vòng qua đồi, nhưng xác định sai vị trí.[207] Clapton có bài phát biểu vào ngày hôm sau, nói rằng các nạn nhân “là bạn đồng hành, cộng sự và bạn bè thân thiết của tôi. Đây là một mất mát đau thương. Tôi sẽ nhớ họ rất nhiều.”[208]

Tang lễ của Vaughan tổ chức ngày 30 tháng 8 năm 1990, tại Nghĩa trang Laurel Land ở Dallas, nơi ông an táng bên cạnh cha mình[209] và đặt riêng dành cho bạn bè thân thiết và gia đình. Mục sư Barry Bailey của Giáo hội United Methodist ở Fort Worth, người bảo lãnh AA của Vaughan, đã mở đầu buổi lễ bằng những suy nghĩ cá nhân của mình: “Chúng ta ở đây để cám ơn Chúa vì cuộc đời của chàng trai này. Cậu ấy là một thiên tài, một siêu sao, một nghệ sĩ của nghệ sĩ. Cậu ấy chiếm được trái tim của hàng ngàn người. Nhân danh Chúa, tôi biết ơn vì sự cố gắng của chàng trai có ảnh hưởng tới hàng ngàn người trong việc tìm lại cuộc sống của chính mình.” Kim Wilson, Jeff Healey, David Bowie, Charlie Sexton, ZZ Top, Colin James và Buddy Guy đến dự lễ tang. Stevie Wonder, Jackson Browne và Bonnie Raitt trình bày ca khúc "Amazing Grace" tại lễ tang.[210] Nile Rodgers phát biểu điếu văn,[211] trong khi một thành viên của Nightcrawlers đọc chương 5 và 7 của The Big Book, nền tảng của Alcoholics Anonymous.[212] Năm 1995, gia đình của Vaughan nhận một số tiền bồi thường không được tiết lộ cho tai nạn này.[213]