เบนนิงตันเสียชีวิตเมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2560 ร่างของเขาถูกพบเมื่อเวลาประมาณ 9 นาฬิกา[18] (ตามเวลาในท้องถิ่น)[19] ที่บ้านพักส่วนตัวของตนเองใกล้กับลอสแอนเจลิส ซึ่งเบื้องต้นสันนิษฐานว่าเป็นการฆ่าตัวตายด้วยการแขวนคอ[19][20] สาเหตุในการแขวนคอของเบนนิงตันคาดว่าน่าจะมาจากอาการ โรคซึมเศร้า ที่เบนนิงตันต่อสู้กับโรคนี้มาอย่างยาวนาน โดยต่อมา ไมค์ ชิโนะดะ สมาชิกร่วมวงได้ออกมาโพสต์ทวิตเตอร์ส่วนตัว โดยยืนยันว่าเรื่องดังกล่าวเป็นความจริง[19] โดยการเสียชีวิตของเบนนิงตันตรงกับวันคล้ายวันเกิดครบ 53 ปี ของคริส คอร์เนลล์ เพื่อนสนิท[21] ซึ่งเสียชีวิตด้วยลักษณะเดียวกันเมื่อสองเดือนก่อนหน้านั้น[21] และเบนนิงตันยังเป็นพ่อทูนหัวของคริสโตเฟอร์ ลูกชายของคอร์แนลอีกด้วย[21] ไมค์ ชิโนะดะได้บันทึกว่าเบนนิงตันนั้นจะโศกเศร้าอย่างมากเมื่อวงแสดงเพลง "One More Light" ซึ่งเขาไม่สามารถร้องเพลงจนจบได้ไม่ว่าจะเป็นการซ้อมหรือแสดงสด[22][23]