El 3 de febrero, mientras está en su departamento de Century City, Karen se da cuenta de que su secadora no funciona y va a visitar a sus padres para que la acompañen de compras, y conseguir una nueva. No les es posible encontrar el modelo que busca y los invita a cenar. Más tarde en casa de sus padres, les dice que está muy cansada para regresar a su departamento, así que se quedará con ellos, pasará la noche ahí. Se va a su cuarto, llama a Phil Ramone y conversan sobre el disco solista que habían grabado hace un par de años, y de cuán orgullosa ella estaba de éste. Después llama a su amiga Frenda Leffer para que la acompañe a la oficina de su abogado la mañana siguiente a firmar los papeles de su divorcio. Luego telefoneó a Olivia Newton-John para juntarse con ella y pasar el fin de semana juntas.
A la mañana del 4 de febrero de 1983, Karen despierta y va a la cocina a prender la cafetera, y luego regresa a su habitación. Su madre se levanta y pasan los minutos y no hay señales de Karen, así que sube a su habitación donde la encuentra inconsciente. En minutos llega una ambulancia y se la llevan a la sala de urgencias. Mientras Richard quien se une a sus padres en la clínica, impaciente espera cualquier información. Luego de 30 minutos, aparece el doctor y les dice: "Lo siento, Karen está muerta".
Sus restos descansan en el mausoleo familiar del Pierce Brothers Valley Oaks Memorial Park de Westlake Village, en el Condado de Los Ángeles, California.