Halála előtt egy évvel forgatott filmje, az Emlékezések Eva Rykerre a Santa Catalina-öbölben játszódott. A film egyik megrázó jelenete, amikor a fuldokló Natalie Woodot partnere, Robert Foxworth kimenti a vízből. Egy esztendővel később, 1981. november 29-én ugyanebben az öbölben férjével, Robert Wagnerrel és családi barátjukkal, Christopher Walkennel hajókáztak együtt, amikor feltehetően egy véletlen baleset következtében a világhírű színésznő vízbe fulladt.
Számos cikk, beszámoló jelent meg a tragikus baleset másnapján. Mindenki értetlenül állt az események előtt. Hogyan történt, hogy történhetett meg egyáltalán? Számtalan magyarázat, még több találgatás látott napvilágot a tragédia után. A vizsgálat megállapította, hogy miután a színésznő lebocsátotta a jacht mentőcsónakját, megpróbált beszállni, de megbotlott, beleesett a vízbe és a hullámok elsodorták. A boncolásnál 1,4 ezrelék véralkoholszintet mértek, és ezzel le is zárták az aktát. A törvényszéki orvos szakértő folyamatosan cáfolta a balesetet. Legfontosabb kérdése az volt, honnan eredtek a holttesten talált zúzódások, véraláfutások. A doktor bántalmazásra gyanakodott, de senki nem fogadta el érveit. Az akkor pályája csúcsán álló férj, Robert Wagner karrierjének végét jelenthette volna egy feljelentés, a stúdiónak pedig hatalmas anyagi veszteséget. Natalie és férje 1957-ben házasodtak össze, majd Natalie kezdeményezésére 1962-ben elváltak. Tíz évet éltek külön, mikor 1972-ben ismét házasságot kötöttek. Ennek a kapcsolatnak vetett véget Wood rejtélyes halála.
Natalie Wood soha nem volt olyan bálvány, mint Marylin Monroe; és nem volt szexbomba, mint Jayne Mansfield. Nem övezték botrányok, nem szerepelt bulvárlapok címoldalán. 1938. július 20-án született Natalja Nyikolájevna Zaharenko néven San Franciscóban orosz bevándorlók gyermekeként. Négyévesen már sztár volt, gyermekként tizennyolc filmben szerepelt olyan színészekkel játszott együtt, mint Claudette Colbert, Orson Welles, Barbara Stanwyck; később – többek között – Steve McQueen, Tony Curtis, Robert Redford partnere volt. Első jelentősebb szerepét az akkor már országosan ismertté vált James Dean mellett kapta 1955-ben, az Ok nélkül lázadó című filmben. Jim Stark és Judy az 50-es évek amerikai fiataljainak érzéseit személyesítette meg a filmvásznon, akik már nem szüleik és nagyszüleik hagyományos értékrendje szerint akarnak élni.
Natalie Wood drámákban és vígjátékokban egyaránt megmutatta tehetségét. Sokan nem hittek benne, mindent a szépségének tulajdonítottak. Az egyik legismertebb szerepe Maria volt a West Side Storyban (1961), valamint az Elia Kazan által rendezett Ragyogás a fűben (1961) című film főszerepe. Volt időszak, hogy keveset filmezett, volt, hogy több évet kihagyott, amikor végre igazán visszatért volna, hogy megmutassa tehetségét, végérvényesen megszakadt a pályája.
Utolsó játékfilmjét, az Agyhalál című sci-fit már nem fejezte be. Natalie Wood halálát követően az MGM leállította a forgatást, és a film végét át kellett írni. A biztosító azonban nem volt hajlandó kifizetni a kártérítést a stúdiónak, mondván, hogy a színésznő nélkül is be lehet fejezni a filmet. De összeveszett és teljesen elmérgesedett a viszony a stúdió és a film rendezője, Douglas Trumbull között, olyannyira, hogy Trumbull soha többet nem rendezett Hollywoodban.
