Lee morreu em 25 de agosto de 1945, alguns dias depois da Rendição do Japão, de uma trombose coronariana a bordo de uma lancha motorizada que o estava levando para o couraçado USS "Wyoming", que estava perto do litoral do Maine. Ele foi postumamente condecorado com uma segunda Medalha de Serviço Distinto e foi enterrado no Cemitério Nacional de Arlington. O contratorpedeiro USS "Willis A. Lee" foi nomeado em sua homenagem em 1952.