วันที่ 4 กันยายน พ.ศ. 2549 เออร์วินเสียชีวิตด้วยอายุได้ในวัยเพียง 44 ปีขณะดำน้ำที่แนวปะการังแบ็ตรีฟ (ส่วนหนึ่งของเกรตแบร์ริเออร์รีฟ) ใกล้ ๆ พอร์ตดักลาส รัฐควีนส์แลนด์ เขากำลังถ่ายทำสารคดีชุด โอเชียนส์เดดลีเอสต์ (Ocean's Deadliest) และในช่วงที่อากาศไม่ดีนัก เขาตัดสินใจถ่ายทำในน้ำตื้นให้รายการโทรทัศน์ของบินดี ลูกสาว (รายการ บินดีเดอะจังเกิลเกิร์ล) เออร์วินเข้าใกล้ปลากระเบนธงขนาดลำตัวกว้าง 8 ฟุตในน้ำลึกระดับอกจากข้างหลังเพื่อถ่ายทำขณะที่มันกำลังว่ายน้ำออกไป จากข้อมูลของพยานเพียงคนเดียวกล่าวว่า ปลาดังกล่าวโจมตีเออร์วินราวกับปลาฉลาม โดยแทงร่างเออร์วินด้วยเงี่ยงหลายร้อยครั้ง ทีแรกเออร์วินเชื่อว่าปอดทะลุ แต่เงี่ยงปลาได้แทงหัวใจและทำให้เขาเลือดออกมาก[3][4] พฤติกรรมของปลากระเบนดังกล่าวเป็นการป้องกันตัวจากการถูกล้อม คนงานช่วยนำเออร์วินขึ้นเรือและผายปอด และรีบพาเขาขึ้นฝั่ง แต่หน่วยแพทย์กล่าวว่าเขาเสียชีวิตในที่เกิดเหตุ[5][6][7]

การเสียชีวิตของเออร์วินเชื่อกันว่าเป็นการตายที่เกิดจากปลากระเบนธงเพียงครั้งเดียวที่จับภาพวิดีโอได้[8] ตำรวจรัฐควีนส์แลนด์ได้ดูสำเนาของวิดีโอ แต่ในที่สุดมีรายงานว่า สำเนาทั้งหมดถูกทำลายตามคำขอของครอบครัวเออร์วิน[9][10][11][12][13] งานสารคดีรายการโอเชียนส์เดดลีเอสต์ถูกถ่ายทำจนเสร็จ ได้ออกอากาศในสหรัฐฯในช่องดิสคัฟเวอรี่ แชนแนลในวันที่ 21 มกราคม พ.ศ. 2550 สารคดีดังกล่าวถ่ายทำเสร็จด้วยฉากที่ถ่ายทำเพิ่มในหลายสัปดาห์หลังเกิดเหตุ แต่ไม่ได้กล่าวถึงการเสียชีวิตของเออร์วินแต่อย่างใด[14][15]