Hij stierf in het Samarkand hotel te Londen op 18 september 1970, doordat hij stikte in zijn eigen braaksel, nadat hij als gevolg van een overdosis slaappillen en het drinken van wijn in een coma was geraakt. Hierbij zou een rol hebben gespeeld dat Britse slaappillen die hij in had genomen sterker waren dan de Amerikaanse slaappillen, waaraan hij gewend was. Na een autopsie werd duidelijk dat Hendrix nooit in zijn leven verslaafd is geweest aan heroïne, en dat dit dan ook niet de doodsoorzaak was, wat destijds veel mensen dachten.
De omstandigheden rond zijn overlijden zijn echter nooit geheel opgehelderd.