เมื่อวันที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2528 พระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าพีรพงศ์ภาณุเดช สิ้นพระชนม์อย่างกะทันหัน โดยทรงล้มลงที่สถานีรถไฟบารอนส์คอร์ต ที่ลอนดอน ขณะที่ผู้คนกำลังซื้อข้าวของต้อนรับเทศกาลคริสต์มาส ไม่มีใครทราบว่าพระองค์เป็นใคร ไม่มีหลักฐานอะไรในพระองค์ นอกจากจดหมายภาษาไทยที่ตำรวจลอนดอนอ่านไม่ออก จึงส่งจดหมายไปสอบถามผู้เชี่ยวชาญทางภาษาที่มหาวิทยาลัยลอนดอน ก่อนจะทราบว่าพระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าพีรพงศ์ภาณุเดช สิ้นพระชนม์เสียแล้ว สิริพระชันษา 71 ปี ข่าวสิ้นพระชนม์ถือเป็นข่าวใหญ่ เผยแพร่ข่าวไปทั่วโลก ลงข่าวหน้าหนึ่งของหนังสือพิมพ์ไทยทุกฉบับ รวมทั้งต่างประเทศที่พระองค์ทรงทำชื่อเสียงไว้ สถานทูตจัดพิธีสวดพระอภิธรรมถวายอย่างสมพระเกียรติ พระราชวงศ์ไทยที่ประทับอยู่ในประเทศอังกฤษได้รับแจ้งข่าวนี้ทั้งหมด

เมื่อพระศพถูกเคลื่อนย้ายไปที่สุสานเพื่อพระราชทานเพลิง นักแข่งรถดัง ๆ สมัยเดียวกันรวมตัวกันทั่วยุโรป เดินทางมาร่วมแสดงความคารวะ โดยหม่อมราชวงศ์นริศรา จักรพงษ์ พระธิดาในพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจุลจักรพงษ์ เป็นผู้อัญเชิญธูปเทียนพระราชทานมาร่วมงาน ข้าราชการไทยในสถานทูตไปร่วมงานกันหมด

ทั้งนี้ หม่อมราชวงศ์มาลินี จักรพันธุ์ ผู้รวบรวมประวัติของพระองค์ ส่งท้ายไว้ว่า "ดวงพระวิญญาณลอยละล่องขึ้นสู่สรวงสวรรค์ พระองค์สิ้นพระชนม์อย่างโดดเดี่ยว เพียงแค่จดหมายภาษาไทยหนึ่งฉบับที่ทรงทิ้งไว้เพื่อส่งท้ายให้ได้ทราบว่าพระองค์คือใคร เทพส่งพระองค์ท่านลงมาจุติอย่างงามสง่า พระนามขจรขจายก่อนสงครามโลกครั้งที่ 2 ไปทั่วโลก และเทพได้นำพระองค์ท่าน "เจ้าดาราทอง" เสด็จกลับขึ้นไปอย่างเดียวดาย เหมือนสวรรค์แกล้งให้โลกลืม"

เครื่องราชอิสริยาภรณ์

• พ.ศ. 2469 - เหรียญรัตนาภรณ์ รัชกาลที่ 7 ชั้นที่ 4 (ป.ป.ร.4)[7]
• พ.ศ. 2481 - เหรียญรัตนาภรณ์ รัชกาลที่ 8 ชั้นที่ 2 (อ.ป.ร.2)[8]