7 февраля Сильвия вместе с детьми приехала погостить у своих друзей, Jillian Becker, которые преподавали литературу в Мидлсекском политехническом институте. Они провели вместе два дня, в течение которых Сильвия постоянно жаловалась на головную боль и, по словам Джиллиан, всё время бормотала какие-то бессвязные вещи. Однажды ночью она несколько часов не отпускала от себя Джиллиан, жалуясь ей на Теда, который её предал, на семью, особенно сестру Теда, которые её ненавидели, на мать, которая, по её словам, была монстром, на жизнь, которая уже никогда не будет прежней. Она говорила и о своей попытке самоубийства, предпринятой в 1953 году. В пятницу 8 февраля Джиллиан позвонила доктору Хордеру, который решил положить Сильвию в клинику в ближайшие же выходные. Однако в первых двух клиниках, куда он позвонил, не было мест, а третья клиника показалась ему не подходящей. Сильвия, по его мнению, была очень чувствительным и ранимым человеком, для которой клиника была неподходящим местом. Даже не читая «Под стеклянным колпаком», он знал, что Сильвия боялась больниц. Её депрессивное состояние было на грани с патологией, но в больнице она была бы разлучена с детьми, что точно не пошло бы ей на пользу.

Около девяти утра 11 февраля прибывшая няня Мира Норрис (Myra Norris) не смогла проникнуть в дом и обратилась за помощью к рабочему по имени Чарльз Лэнгридж. Они и обнаружили Сильвию Плат мёртвой в кухне, с головой, засунутой в духовку плиты с включённым газом. Выяснилось, что ранним утром того же дня Плат оставила записку соседу снизу, Тревору Томасу, с просьбой вызвать ей врача. Как было установлено, почти сразу же она тщательно закрыла двери в комнаты к детям, загерметизировала щели мокрыми полотенцами, приняла большую дозу снотворного, включила газ и сунула голову в плиту: это произошло примерно в половине пятого. Сильвия Плат была похоронена в Хептонстолле, графство Йоркшир, через неделю после смерти.

В обстоятельствах гибели Сильвии Плат остаётся много неясного. Высказывались предположения, что это самоубийство было, в действительности, своего рода сорвавшейся инсценировкой: если бы сосед снизу прочёл записку, ему адресованную, трагедия, скорее всего, была бы предотвращена. Сам сосед, Т. Томас, который в течение нескольких часов находился без сознания, — под воздействием всё того же газа, просочившегося к нему на этаж, — полагал, что Плат включила плиту в качестве «сигнала бедствия», чтобы он пришёл к ней на помощь.

Однако в книге Giving Up: The Last Days of Sylvia Plath Джиллиан Беккер писала, ссылаясь на заявление офицера полиции Гудчайлда, что Плат, «…судя по тому, как глубоко затолкнула голову в духовку, действительно сознательно шла на смерть». Доктор Хордер также считал намерения своей подопечной недвусмысленными. «Достаточно было увидеть, с какой тщательностью она подготовила кухню, чтобы понять, что это действие было следствием иррациональной компульсии», — говорил он.

Тревор Томас вспоминал, что видел Сильвию накануне вечером. Она заходила к нему за маркой, которую собиралась использовать для отправки письма в Америку. Она показалась Тревору нездоровой и нервной. Плат настаивала на том, чтобы возместить ему стоимость марки. Когда он предложил ей не беспокоиться об этом, Сильвия сказала, что «иначе совесть её перед Господом не будет чиста».

1963 — настоящее время

Сразу же после смерти Сильвии Плат феминистки организовали кампанию критики Теда Хьюза. Поэтесса Робин Морган прямо обвинила (в стихотворении The Arraignment, 1972) поэта в убийстве. Когда и его любовница Ася Вевилл покончила с собой (тем же способом, что и Плат, но при этом ещё и убив свою дочь, Шуру), появились инсинуации о том, что Хьюз был склонен к насилию. Началась вандализация надгробия Плат: имя Хьюза раз за разом удалялось с камня, после чего вдовец надолго забирал надгробие на реставрацию, тем самым навлекая на себя обвинения в осквернении могилы.