Nicholas Ray le contrató para el papel de Jim Stark en Rebelde sin causa, coprotagonizada por Natalie Wood. En el contrato que Dean tuvo que firmar se le prohibía competir en carreras de automóviles en tanto el rodaje. Dean se compró un Porsche Spyder, al que bautizó "The little bastard" (El pequeño bastardo). Mientras Dean conducía su Porsche a una velocidad moderada por la carretera, acompañado por su mecánico, se le acercó en un cruce un Ford a gran velocidad, conducido por un estudiante. Dean trató de esquivarlo pero no pudo. Se incrustó debajo del Ford, perdiendo la vida instantáneamente en un 30 de septiembre de 1955, a la edad de 24 años. El conductor del otro automóvil y el mecánico de Dean se salvaron.
