سم کوک در سن 33 سالگی در تاریخ 11 دسامبر 1964 در هتل هاچندا در خیابان فیگروآ، لس آنجلس، کالیفرنیا درگذشت. پس از دریافت گزارش‌های جداگانه‌ای از تیراندازی و آدم‌ربایی در هتل، پلیس بدن کوک را پیدا کرد که تنها یک ژاکت ورزشی و کفش به تن داشت و بدون پیراهن، شلوار یا زیرپوش بود. او دچار زخم گلوله‌ای به سینه شده بود که بعداً مشخص شد به قلبش نفوذ کرده است. مدیر هتل، برتا فرانکلین، گفت که او در دفاع از خود به کوک شلیک کرده است پس از اینکه او به دفترش حمله کرده بود. روایت او بلافاصله مورد سوال و تردید آشنایان قرار گرفت.