Le 13 septembre 1982, la princesse Grace quitte Roc Agel (commune de La Turbie en France), propriété de la famille princière, au volant de sa Rover 3500S V8 pour conduire sa fille Stéphanie, 17 ans, à un stage artistique à Paris où le couturier Marc Bohan doit l'intégrer à l'atelier stylisme de la maison Dior. Le trajet les fait descendre au palais de Monaco (non sur la route où Grace Kelly a jadis tourné dans le film La Main au collet comme on le dit souvent) avant de rejoindre l'aéroport. Le chauffeur aurait normalement dû conduire Stéphanie pour ce voyage, mais les sièges arrière sont encombrés de housses contenant des robes de haute couture, aussi par manque de place, la princesse prend alors elle-même le volant. À un moment la voiture dévie de sa trajectoire et quitte la route du CD 37 dans un lacet à Cap d'Ail, dévale une pente à-pic et s'immobilise 35 m plus bas dans un bruit d'enfer sur le parking d'une villa. Un voisin de la propriété de Roc Agel, alerté par le bruit et la fumée, intervient. Stéphanie a le visage ensanglanté (les premiers constats rapportent de simples ecchymoses, mais elle a en fait une fracture cervicale) et crie que sa mère est morte. D'après ce voisin, Grace a été projetée sur la banquette arrière, la jambe horriblement tordue et le visage absolument livide. Elle est opérée par le docteur Jean Duplay, qui constate que l'hémorragie cérébrale est importante et que son coma s'aggrave. Elle décède le lendemain au Centre Hospitalier Princesse Grace le 14 septembre 1982.
Stéphanie est parvenue à s'extraire seule par la portière avant-gauche, côté conducteur. Le propriétaire de la villa, Sesto Lequio, se répand dans les médias et grossit son rôle. Il négocie ses confessions « exclusives » à plusieurs journaux en répétant qu'il a lui-même extrait l'adolescente par la portière gauche, ce qui fait naître la rumeur que c'était elle qui conduisait la voiture, rumeur relayée par le quotidien Le Monde dans son édition du 17 septembre 1982.
Dans son livre Grace la princesse déracinée, Bertrand Tessier a retrouvé l'ancien capitaine et commandant de la compagnie de Menton, Roger Bencze, qui a enquêté sur l'accident. Il a publié les procès-verbaux de l'enquête ainsi que la photo de la voiture accidentée. Il apparaît que la princesse Stéphanie ne pouvait sortir que par le côté conducteur : le flanc droit de la Rover était à moitié écrasé sur le sol. Par ailleurs, un témoin, le gendarme Frédéric Mouniama, a formellement identifié la princesse Grace au volant une dizaine de minutes avant l'accident. Compte tenu de la configuration de la route la montagne d'un côté, le précipice de l'autre il est impossible que les deux femmes aient permuté leur position avant l'accident.
Dans ce même livre, Roger Bencze réfute l'idée que la voiture ait été soustraite aux autorités françaises : il affirme avoir lui-même demandé qu'elle soit retirée des lieux du drame. Il a pu l'examiner avec un expert assermenté dans les jours suivants. Les enquêteurs du constructeur automobile Rover qui examinèrent la voiture conclurent qu'elle n'était pas en cause. En fait, la mort de Grace Kelly a sans doute été consécutive à un accident vasculaire cérébral comme le laissent supposer les céphalées dont s'est plainte la Princesse les jours précédant l'accident ainsi que la découverte d'une hémorragie méningée antérieure à celle du traumatisme crânien sur son scanner post-mortem. Le chauffeur d'un camion qui suivait la voiture, racontera que la Rover avait continué sur une trajectoire toute droite, sans freiner, ce qui fut confirmé par l'absence de traces de freinage sur la route.
Ses obsèques célébrées le 18 septembre à la cathédrale de Monaco, rassemblèrent les membres de la famille princière et celle des Kelly, mais aussi de nombreuses personnalités dont la Princesse Diana, le président d'Irlande Patrick Hillery, les épouses des présidents français et américain, Danielle Mitterrand et Nancy Reagan, et nombre de ses amis comme l'acteur Cary Grant.
La princesse Grace est enterrée le 21 septembre 1982 dans l'abside de la cathédrale de Monaco, à Monaco-Ville.
En juillet 2007, la principauté a émis une pièce commémorative de 2 euros pour marquer le 25e anniversaire de son décès.
Egger Ph.