Zemřel 3. února 1959 při letecké nehodě v Iowě. Tato tragédie si vyžádala další tři životy. Zemřeli při ní hudebníci Buddy Holly, Jiles Perry Richardson známý jako "The Big Bopper" a pilot letadla Roger Peterson. Tento den je známý jako "Den, kdy zemřela hudba". V roce 2001 byl Valens uveden do Rock and Roll Hall of Fame.