จนกระทั่งวันที่ 16 กุมภาพันธ์ พุทธศักราช 2520 ระหว่างทางเสด็จโดยเฮลิคอปเตอร์เพื่อนำสิ่งของพระราชทานไปตรวจเยี่ยมบำรุง ขวัญเจ้าหน้าที่อำเภอเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี ทรงทราบจากวิทยุว่ามีตำรวจตระเวนชายแดนได้รับบาดเจ็บจากกับระเบิด 2 คน ด้วยความที่ห่วงใยผู้บาดเจ็บ เกรงว่าจะได้รับการรักษาพยาบาลไม่ทันท่วงที จึงรับสั่งให้นักบินนำเฮลิคอปเตอร์ ร่อนลงเพื่อรับเจ้าหน้าที่บาดเจ็บ 2 คนนั้นไปจังหวัดสุราษฎร์ธานี ผู้ก่อการร้ายได้ระดมยิงเฮลิคอปเตอร์ กระสุนปืนของผู้ก่อการร้ายถูกเฮลิคอปเตอร์และทะลุเข้ามาถูกพระองค์เจ้าวิภาวดีฯ เป็นแผลฉกรรจ์ นักบินได้นำเฮลิคอปเตอร์ลงฉุกเฉินที่สนามหน้าโรงเรียนวัดบ้านส้องเพราะ เครื่องชำรุดบินต่อไม่ได้ หลวงพ่อฤๅษีลิงดำกับหลวงปู่ครูบาธรรมไชยกับนายแพทย์และพนักงานอนามัย อำเภอเวียงสระ นายอำเภอเวียงสระกับภรรยาได้เดินทางไปถึง ครั้นแล้วเฮลิคอปเตอร์ลำใหม่ก็ได้บินไปรับพระองค์เจ้าวิภาวดีรังสิตเพื่อนำไปโรงพยาบาลสุราษฎร์ธานี แล้วที่สุดก็สิ้นพระชนม์บนเฮลิคอปเตอร์ที่นำเสด็จกลับสู่จังหวัดสุราษฎร์ธานีนั้นเอง
ผู้เห็นเหตุการณ์เล่าว่า ก่อนสิ้นพระชนม์ ท่านหญิงยังทรงมีพระสติ ตรัสขอให้หลวงพ่อฤๅษีลิงดำกับหลวงปู่ครูบาธรรมไชย กราบถวายบังคมลาพระเจ้าอยู่หัวแทน ทรง “ ขอนิพพาน ” และตรัสเป็นประโยคสุดท้ายว่าทรงเห็นนิพพานแล้ว พระนิพพานที่ท่านหญิงทอดพระเนตรเห็นนั้น "สวยงดงามและแจ่มใสเหลือเกิน”
ได้มีการอัญเชิญพระศพไปแต่งบาดแผลที่โรงพยาบาลสุราษฎร์ธานี ได้ถวายธงชาติคลุมพระศพ และทางราชการตำรวจได้นำพระศพมาทางเครื่องบินสู่ท่าอากาศยานดอนเมืองในตอน เย็นวันที่ 16 กุมภาพันธ์ 2520 แล้วได้อัญเชิญพระศพไปยังโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ เพื่อแต่งบาดแผลและเปลี่ยนฉลองพระองค์และอัญเชิญเข้าสู่วังวิทยุ

ภาพ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินทรงรอรับพระศพ ณ โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานโกศมณฑปและตั้งพระศพที่พระที่นั่งทรงธรรมวัดเบญจมบพิตรดุสิตวนาราม เพื่อบำเพ็ญพระราชกุศลตั้งแต่วันที่ 17 กุมภาพันธ์ และในโอกาสนั้นพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวและสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ ได้พระราชทานพวงมาลาดอกไม้สด พวงมาลาของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวมีคำสดุดีจากตอนหนึ่งในเพลงพระราช นิพนธ์ " ความฝันอันสูงสุด "
"จะแน่วแน่แก้ไขในสิ่งผิด จะรักชาติจนชีวิตเป็นผุยผง
จะยอมตายหมายให้เกียรติดำรง จะปิดทองหลังองค์พระปฏิมา"
ส่วนพวงมาลาของสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ มีคำไว้อาลัย
"ทิวาวารผ่านมาเยือนหล้าโลก พร้อมความโศกสลดให้หฤทัยหาย
อริราชพิฆาตร่างท่านวางวาย แสนเสียดายชีพกล้าวิภาวดี"
ประชาชน ผู้ตระหนักในคุณงามความดีของพระองค์หญิงต่างก็ไปคารวะพระศพ รวมทั้งชาวสุราษฎร์ธานีซึ่งพร้อมใจกันมาเป็นจำนวนนับร้อยเพื่อร่วมในการบำเพ็ญกุศล ถวายและได้พากันเข้าไปกราบพระศพด้วยน้ำตานองหน้า
พระบาทสมเด็จพระเจ้า อยู่หัวทรงมีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ ให้สถาปนาหม่อมเจ้าวิภาวดี รังสิต เป็นพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าวิภาวดีรังสิต ในวันที่ 4 เมษายน 2520 เพื่อเป็นการเผยแพร่พระเกียรติคุณ และพระราชทานเครื่องราชอิสริยาภรณ์มหาจักรีบรมราชวงศ์ และประถมาภรณ์ช้างเผือก และทรงกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานเพลิงศพ ณ เมรุวัดเทพศิรินทราวาส เมื่อวันที่ 4 เมษายน 2520
ปัจจุบันมีอนุสาวรีย์พระองค์หญิงที่จังหวัดสุราษฎร์ธานี ณ สถานที่ดังต่อไปนี้
- โรงพยาบาลสมเด็จพระยุพราช อำเภอเวียงสระ
- โรงพยาบาลพระแสง อำเภอพระแสง
- ศาลาวิภาวดี วัดบ้านส้อง อำเภอเวียงสระ
- วัดเขาสุวรรณประดิษฐ์ (วัดดอนสัก) อำเภอดอนสัก
- ค่ายวิภาวดีรังสิต อำเภอเมือง

ข้อมูลและภาพ
http://www.siamfreestyle.com/travel-tip/%E0%B8%A7%E0%B8%B4%E0%B8%A0%E0%B8%B2%E0%B8%A7%E0%B8%94%E0%B8%B5%E0%B8%A3%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%AA%E0%B8%B4%E0%B8%95http://www.watthasung.com/wat/viewthread.php?fid=48&tid=982&action=printable