Покончил с собой, выбросившись из окна пятого этажа своего дома (№ 14, корп. 1) по Ленинградскому проспекту. Похоронен на Востряковском кладбище (участок № 119), под той же могильной плитой впоследствии погребены его отец и мать. На старом надгробии была цитата из полетаевского стихотворения: «…а жизнь моя была проста во власти чистого листа».
В 1983 году в тбилисском издательстве «Мерани» вышла книга «Небо возвращается к земле» (составитель Олег Чухонцев), в которой собрана значительная часть стихов и переводов Полетаева.
В 2019 году в книжной серии «Поэты литературных чтений «Они ушли. Они остались» издан сборник «Прозрачный циферблат» с предисловием Ольги Балла, включивший текстологически выверенное наследие Полетаева: его стихи, письма, переводы, статьи.
Библиография
Небо возвращается к земле: Стихи, переводы, очерки, заметки, письма / Владимир Полетаев; Вступ. статьи Л. Озерова, Г. Маргвелашвили. — Тбилиси: Мерани, 1983. — 149 с.: ил.; 16 см. — 2000 экз.
Прозрачный циферблат: стихотворения, переводы, эссе, письма / Владимир Полетаев. Сост. Б. Кутенков, Н. Милешкин, Е. Семёнова. Вступ. статья Ольги Балла. — М.: ЛитГОСТ, 2019. — 150 с., илл. — 500 экз.