คืนวันที่ 15 เมษายน พ.ศ. 2541 ก่อนการฉลองครบรอบ 23 ปี การยึดครองพนมเปญของเขมรแดง สถานีวิทยุเสียงแห่งอเมริกาออกอากาศว่า เขมรแดงตกลงใจจะส่งตัวพล พตให้ศาลนานาชาติ ภรรยาของเขาให้การว่า พล พตเสียชีวิตบนเตียงในคืนที่รอการเคลื่อนย้ายไปยังที่อื่น ตา ม็อก กล่าวว่าเขาเสียชีวิตเพราะหัวใจล้มเหลว โดยอธิบายว่า พล พตนั่งรอรถยนต์มารับ แต่รู้สึกเหนื่อย ภรรยาจึงให้เขาไปพักผ่อน เขาจึงไปนอนและเสียชีวิตเมื่อเวลา 22.15 น.

แม้ว่ารัฐบาลจะตั้งข้อสงสัยเกี่ยวกับร่างของเขา แต่ศพก็ถูกเผาไปในวันเสาร์ (18 เมษายน) ที่เมืองอัลลองเวง ในเขตของเขมรแดง มีผู้ตั้งข้อสงสัยเกี่ยวกับการตายของเขา เช่น พล พตอาจฆ่าตัวตายเพราะกลัวว่าตา ม็อกจะส่งตัวเขาให้สหรัฐอเมริกา แต่ตา ม็อก กล่าวว่าไม่มีใครฆ่าพล พต บางแหล่งกล่าวว่าพล พตถูกพวกเดียวกันสังหาร

หลังจากการเสียชีวิตของพล พต เขมรแดงจึงล่มสลายลง สมาชิกบางส่วนประกาศยอมจำนนและถูกจับ