Valens zbura din Iowa spre Dakota de Nord într-un Beechcraft Bonanza cu trei pasageri, care a decolat într-o furtună de zăpadă și sa prăbușit câteva minute mai târziu. Au murit și alți trei oameni: muzicianul Buddy Holly, cântărețul și jockey-ul discului J.P. "Big Bopper" Richardson și pilotul Roger Peterson.
Accidentul a devenit cunoscut sub numele de Ziua Muzicii a murit și a fost imortalizată de cântăreața Don McLean în piesa "American Pie" din 1971. Valens, al cărui cel mai mare succes a fost "La Bamba", este considerat un pionier al mișcării Rock Chicano . În 2001, a fost introdus în Sala de Rock și Roll of Fame.