Tom Mix mit seinem Cord 812 mit dem er später tödlich verunglückte.

Am 12. Oktober 1940 geriet Tom Mix mit seinem Wagen, einem 1937er Cord 812 Phaeton, ins Schleudern, kam von der Straße ab und landete kopfüber im Graben. Er soll dabei von einem im Wagen befindlichen schweren Metallkoffer erschlagen worden und sofort tot gewesen sein. 

Tom Mix ist auf dem Forest Lawn Memorial Park Cemetery in Glendale, Kalifornien, begraben. Ein Stern auf dem Hollywood Walk of Fame (1708 Vine Street) erinnert heute an ihn. In Dewey, Oklahoma, existiert ein Tom-Mix-Museum.

Der 60-jährige Schauspieler hinterließ bei seinem Tod seine fünfte Ehefrau Mabel Hubbell Ward, mit der er ab 1932 verheiratet war. Aus früheren Ehen hatte Mix zwei Kinder, darunter die Schauspielerin Ruth Mix (1912–1977), die in einigen Filmen ihres Vaters auftrat.

Die Filme von Mix, insbesondere die der 1920er-Jahre, sind eine Mischung aus Drama und abenteuerlicher Wildwest-Romantik. Charakteristisch für die Western von Mix war auch viel Humor. Tom Mix wurde in seinen Filmen meist als glamouröser, gutherziger Cowboy inszeniert – im Kontrast zum zweiten großen Westernstar William S. Hart, der meist gebrochene und raue Cowboys spielte.

Mit Beginn des Tonfilms Ende der 1920er-Jahre wechselte Mix zu Universal. Für seine Auftritte im "Sells-Floto"-Zirkus zwischen 1929 und 1931 erhielt Tom Mix einen Wochenverdienst von 20.000 US-Dollar, eine seinerzeit gigantische Summe, die seine damalige Beliebtheit unterstreicht. In den 1930er-Jahren machten die sinkende Popularität des Westerngenres, aber auch gesundheitliche Probleme durch Stunt-Verletzungen dem Schauspieler vermehrt zu schaffen.