Villeneuve a Zolderben rendezett 1982-es belga nagydíjon vesztette életét május 8-án, mikor az utolsó edzés utolsó perceiben. az egyik kanyar után utolérte Jochen Masst, jobb első kereke ütközött a March hátsó kerekével, a Ferrari körülbelül 220 kilométeres sebességgel a levegőbe ugrott, majd megperdülve orral a földbe csapódott. Villeneuve az ülésével együtt kiszakadt belőle és az út túloldalán lévő védőhálóba vágódott. A kórházba szállítás közben a kanadai versenyző meghalt a mentőben. A baleset előtt két héttel csúnyán összeveszett csapattársával, Didier Pironival, aki a csapatutasítást megszegve előzte meg őt a San Marinó-i futam utolsó körében, megfosztva a győzelemtől. Halála pillanatában Villeneuve az egyik legnépszerűbb tagja volt a mezőnynek a rajongók körében és azóta is ikonikus személyisége a sportágnak. Hazájában, a montréali versenypálya az ő nevét viseli. Fia, Jacques Villeneuve az 1997-es szezon világbajnoka, mind a mai napig a sportág egyetlen kanadai győztese.