10 kasım 1950 gecesi Ankara da karanlık bir sokakta yürürken belediyenin kablo döşetmek için kazdırdığı bir çukura düşer ve başından hafifçe yaralanır. iki gün sonra istanbul a gelir. Başı ağrımaktadır. 14 Kasım Salı günü öyle vakti, bir arkadaşının evinde yemek yerken fenalık geçirir. Hastaneye kaldırılır. Alkol zehirlenmesi teşhisiyle tedavi edilir. Oysa kendisi beyin kanamasından rahatsızdır. Akşama doğru komaya girer. Gece saat 23:20 de hayata gözlerini kapar.
Orhan Veli nin genç yaştaki ölümü ülkede derin üzüntü ve yankı yaratır. Aydınlar, yazarlar ve sanatçılar dan oluşan bir kalabalığın omzunda Beyazıt Camii nden Sirkeci ye kadar omuzlarda taşınır. Rumelihisar mezarlığında toprağa verilir.
Kardeşi Adnan Veli Kanık, doktorların ölüm sebebini anlamak için yapılan otopsi sonrasında dikişlerinin iyi yapamamaları yüzünden tabutu taşınırken, tabutu tutanlardan bazılarının eline kan pıhtısının bulaştığını anlatır( Orhan Veli için 1953). Bu olaydan çok etkilenen dostu Halim Şefik Otopsi şiiriyle tepkisini dile getirir:
Morgda açılınca kafatası
Doktor beyler beyin gördüler
indirince tek kafesine neşteri
Doktor beyler yürek gördüler
Yürekte ne gördüler dersiniz
Yürekte memleket gördüler
Dünya gördüler
Bir de dost gördüler
Ama bu işde doktor beyler
Doğrusu geç kaldılar
Çok geç kaldılar
