Peut-être victime d'un accident vasculaire cérébral, elle perdit le contrôle de sa Rover P6 à moteur V8, alors qu'elle quittait la résidence de Rocagel, propriété de la famille princière sur les hauteurs de Monaco. Sa voiture quitta la route (CD 37) dans un lacet à Cap d'Ail et dévala une pente à-pic pour s'immobiliser sur le parking d'une villa 50 mètres en contre-bas.
Grace Patricia Kelly décéda des suites des blessures de cet accident le 14 septembre 1982.