Jackson sai sydänkohtauksen kotonaan Los Angelesissa 25. kesäkuuta 2009 ja kuoli pian sen jälkeen sairaalassa kello 14:26 paikallista aikaa, Suomen aikaa 00:26.[76]
Ensimmäisten mediassa esitettyjen epäilyjen Jackson lyyhistyi kotonaan lattialle ja lopetti hengittämisen saatuaan yliannostuksen petidiiniä sisältävää Demerol-nimistä särkylääkettä. Sittemmin julkisuuteen on nostettu myös nukutusaineena käytettävä propofoli. Jackson kuljetettiin sairaalahoitoon sen jälkeen, kun pelastusviranomaiset olivat saapuneet hänen vuokrakartanoonsa Los Angelesissa. Jacksonille annettiin tapahtumapaikalla Bel Airin kaupunginosassa tekohengitystä. Kuolemansyyntutkija vahvisti, että Jackson julistettiin kuolleeksi sairaalassa kello 14.26 paikallista aikaa torstaina.[77] Kuolemansyyntutkimus käynnistettiin heti perjantaina.[76] 50-vuotiaana kuolleen popin kuninkaan oli määrä palata pitkältä esiintymistauolta heinäkuussa 2009, kun hänen piti aloittaa Lontoossa helmikuuhun 2010 saakka kestävä konserttisarja. Jacksonin oli tarkoitus laulaa peräti 50 konsertissa. Jacksonin perheen lakimiehen Brian Oxmanin mukaan sukulaiset olivat olleet huolissaan tähden terveydestä jo kuukausia. Hän kertoi, että Jackson käytti runsaasti lääkkeitä valmistautuakseen tulevaan konserttisarjaan. Oxman sanoi, ettei hän vahvasta lääkityksestä johtuen pidä popikonin kuolemaa odottamattomana. Jacksonille tehtiin ruumiinavaus, mutta viranomaisten mukaan voi viedä viikkoja ennen kuin lopullinen kuolinsyy selviää. Testeillä selvitetään, oliko sydämenpysähdykseen[78] kuolleen Jacksonin elimistössä lääkkeitä, alkoholia tai huumeita kuoleman hetkellä. Jacksonin perhe teetti myös toisen ruumiinavauksen selvittääksen tarkemmin kuolinsyyn.