Ông trở về Việt Nam vào tháng 10 năm 1996. Đến ngày 24 tháng 3 năm 1997 thì đột ngột kết liễu đời mình bằng một liều Quinine cực mạnh trong căn nhà thuê trên đường Trần Đình Xu, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh. Ông để lại 2 lá thư tuyệt mệnh, một cho vợ và một cho một người bạn thân.

Theo lời người vợ thứ ba thì Đỗ Lễ rất chán nản với cuộc sống tại Hoa Kỳ và ông "Là một người rất ủy mị, con người anh ấy cũng rất yếu đuối, cứ gặp chuyện gì buồn là trở nên rất suy sụp, trở nên rất chán nản và không còn thiết hoạt động gì... Theo tôi nghĩ đó chính là điều đưa đến cái chết của anh ấy!"[1]