1967年6月29日未明、全米を揺るがす悲劇が発生しました。ミシシッピ州ビロクシのナイトクラブ出演を終えたジェーンは、翌朝のテレビ出演のためニューオーリンズへ向けて1966年型ビュイック・エレクトラ225の助手席に乗車していました。
午前2時25分頃、ルイジアナ州ハイウェイ90号線の暗闇の中、前方を走っていた蚊の駆除用殺虫剤噴霧車が濃密な白い煙を撒き散らしていました。視界を突如遮られたビュイックは減速が間に合わず、時速約130km近い猛スピードで牽引式大型セミトレーラーの背面に激突。車体の前半分がトレーラーの下部に潜り込み、屋根（ルーフ）が完全に削ぎ落とされる壊滅的な衝突事故となりました。
前席に乗っていた運転手、弁護士のサミュエル・ブロディ、そしてジェーンの大人3名は即死しました。公式な検死記録によると、ジェーンの直接の死因は「激突による頭蓋骨圧砕および脳挫滅」と記録されています。
ここで長年囁かれてきたのが「彼女の首が完全に切断されて飛んでいった」という凄惨な都市伝説です。しかし、この噂は警察の現場検証および検死解剖記録によって明確に否定されています。事故の凄まじい衝撃によって彼女が着用していたプラチナブロンドのウィッグ（カツラ）と頭皮の一部がフロントガラスを突き破って路面に吹き飛んだ現場の様子を、初期に駆けつけた目撃者や記者が「首が切断された」と誤認して広めたのが真相です。
この痛ましい事故は、米国の交通安全行政に革命をもたらしました。乗用車がトラックの荷台下に潜り込む「アンダーライド事故」の危険性を重く見た米国運輸省道路交通安全局（NHTSA）は、大型トレーラーの後部に頑丈な鋼鉄製バンパーの装着を義務付けました。この潜り込み防止装置は、今日に至るまで彼女の名を冠して「マンスフィールド・バー（Mansfield Bar）」と呼ばれ、数え切れないほどの人命を交通事故から守り続けています。
