
Le mercredi 20 août 1980, Joe Dassin meurt à l'âge de 41 ans à la suite d'un infarctus du myocarde pendant ses vacances à Papeete, Tahiti. Il déjeunait avec sa famille et des amis dans le restaurant Chez Michel et Éliane lorsque soudainement, à 12 h 30, il est pris d'un malaise et s'effondre sur sa chaise. Malgré un massage cardiaque et un essai de réanimation, le médecin ne peut que constater son décès. En effet, la seule ambulance de Papeete était indisponible et ce n'est qu'environ quarante minutes après l'attaque cardiaque que celle-ci arriva. Le c½ur de Joe Dassin battait encore un peu à l'hôpital, mais de façon très aléatoire, et s'arrêta finalement.
Son monument funéraire est à l'Hollywood Forever Cemetery, cimetière d'Hollywood à Los Angeles (Californie).

Bizarrement, le décès de Joe Dassin ne suscitera pas la même folie et la même médiatisation que celui de Claude François. Aussi populaire qu'était Joe Dassin, il n'avait rien fait pour se forger l'image d'une véritable idole comme le fit Claude François. D'ailleurs, les premières années après sa mort, on ne vend que très peu de disques. Un album posthume (sous forme de comédie musicale en duo avec une chanteuse italienne, Marcella) nommé Little Italy sort même en 1982. Pas de réels engouements à la sortie de ce disque. Ce n'est que plus tard que l'un des titres de cet album À mon fils prendra tout son sens... Il faudra attendre 1986 pour qu'enfin les médias et surtout le public se rendent compte à quel point Joe était l'un des chanteurs les plus importants en France et à quel point il manque... Et à partir de là, Joe va devenir une véritable légende. En 2012, par exemple,la génération des 20 ans, connaît et chante ses chansons. Trente ans après son décès, Joe Dassin se situe en quatorzième position dans le classement des chanteurs ayant vendu le plus de disques en France, selon le site d'Europe 1, et son fils cadet Julien consacre, en octobre 2010, une comédie musicale à la mémoire de son père
