W czerwcu 1956 roku był gościem Międzynarodowych Targów Poznańskich, w czasie trwania których doszło do strajków robotniczych i krwawych starć ulicznych. Jako sekretarz ONZ zaprotestował przeciwko użyciu siły przez władze państwowe, które jednak nie wzięły pod uwagę jego protestu.
Zginął w katastrofie lotniczej w dżungli pod Ndola w Rodezji Północnej razem z 15 pasażerami. Oficjalną przyczyną katastrofy miał być błąd pilota[1]. Istnieje jednak wiele hipotez przeczących oficjalnej wersji – najbardziej rozpowszechniona z nich, mówi, że samolot został zestrzelony przez rebeliantów Katangi, jako że celem misji, z jaką leciała delegacja Hammarskjölda było rozstrzygnięcie wojny domowej w Kongu, a tym samym ponowne zjednoczenie kraju. W latach 90. XX wieku do spowodowania katastrofy przyznał się południowoafrykański tzw. Instytut Morski, stanowiący ukrytą agendę tajnych służb Południowej Afryki – samolot z Hammarskjöldem został ostrzelany i strącony przez samolot myśliwski[2].
Po śmierci Daga Hammarskjölda znaleziono w jego nowojorskim mieszkaniu rękopis Vägmärken (Drogowskazy). Wydano go w 1963 (wydanie polskie w tłumaczeniu ks. Jana Ziei w 1967).