Zginął w nocy 1 września 1989 roku w wypadku samochodowym na sześciopasmowej autostradzie I-15, na północ od Miramar Road. Podczas powrotu do domu, kierowany przez niego biały Dodge Colt z 1974 roku z całą siłą uderzył w tył zepsutej, choć prawidłowo zaparkowanej na prawym skrajnym pasie (awaryjnym) ciężarówki Ford F-600, należącej do Meksykanina Manuela Vasqueza.

Maksymalna prędkość na tym odcinku drogi wynosiła 55 mil, czyli niecałe 90 kilometrów na godzinę. Deyna znacznie to ograniczenie przekroczył. Policja nie stwierdziła śladów hamowania, a koroner Charles Kelly napisał w raporcie, że przyczyną śmierci były liczne obrażenia głowy, klatki piersiowej, a w ślad za nimi także obrażenia wewnętrzne. Urazy były tak liczne i widoczne, że Deyna pochowany został z zabandażowaną głową. Zidentyfikowano go na podstawie prawa jazdy, które wyjątkowo trzymał w kieszeni dżinsów oraz okolicznościowego sygnetu.

Pogrzeb

W USA
Kazimierz Deyna pochowany został 9 września 1989 roku na wielowyznaniowym cmentarzu w el Camino Memorial Park Madonna Lawn pod numerem 203-D. W uroczystościach pogrzebowych wzięło udział około 100 osób. Po mszy świętej celebrowanej w klasztorze karmelitów przez ks. Mariana Sikorskiego, trumna ze zwłokami Kazimierza Deyny została przewieziona na cmentarz El Camino Memorial Park. Nieśli ją piłkarze zawodowego klubu San Diego Sockers.

W Polsce
W 2012 roku urna z prochami Kazimierza Deyny została sprowadzona do Polski. 6 czerwca 2012 roku w Katedrze Polowej Wojska Polskiego w Warszawie odbyła się ponowna msza pogrzebowa, po której urna spoczęła na Cmentarzu Wojskowym na Powązkach. Uroczystość miała charakter państwowy. Na uroczystości obecni byli m.in. minister sportu i turystyki Joanna Mucha, prezes Polskiego Komitetu Olimpijskiego Andrzej Kraśnicki, który wręczył małżonce piłkarza Marioli Złoty Medal PKOl przyznany pośmiertnie Deynie, muzyk Stanisław Soyka oraz ówczesny selekcjoner reprezentacji Polski w piłce nożnej Franciszek Smuda. Został pochowany na kwaterze C 31 TUJE 20.