2005年2月22號晚，喺京畿道城南市盆唐區嘅公寓入便畀屋企人發現留低咗遺書，同時割脈同埋上吊雙料自殺，終年24歲。當時佢只係啱啱喺檀國大學正式畢咗業幾日。因為李恩宙係基督徒，佢嘅自殺令人覺得奇怪。有報導指佢喺2004年拍電影《thescarletletter》嗰陣時因為有裸露同埋同韓石圭扑嘢嘅鏡頭，所以受到精神壓力長期失眠。