Bob Marley morì a causa di un melanoma metastatico. Nel 1977 gli si staccò l'unghia dell'alluce: si scoprì che la causa era un melanoma maligno che cresceva sotto l'unghia. Gli venne consigliata l'amputazione del dito, ma la sua religione, il rastafanesimo, voleva che il corpo fosse integro e così rifiutò le cure mediche.
Nel corso degli anni il tumore metastatizzò a cervello,polmoni, fegato e stomaco. Nel 1980 ebbe un collasso mentr efaceva jogging. Il 23 settembre 1980 Bob tenne il suo ultimo concerto allo Stanley Theater a Pittsburgh. Poi andò a Monaco per un consulto, ma ormai il cancro era in stadio avanzato. Un ulteriore peggioramento si avvertì nel volo di ritorno dalla Germania verso la Giamaica. Il volo fu quindi deviato in direzione di Miami, dove Bob venne ricoverato presso il Cedar of Lebanon Hospital, dove morì la mattina dell'11 maggio 1981.