Decesul a survenit dumincă, 18 ianuarie 2009, la 1.20. Acest fapt a fost confirmat duminică dimineaţa, în cadrul unei conferinţe de presă de către ministrul Sănătăţii din Moldova Larisa Catrinici.
Cauza morţii poetului Grigore Vieru a fost un stop cardiac, pe fondul unor politraumatisme multiple şi al unei poliinsuficienţe a sistemelor şi organelor, iar decesul a survenit la ora 1.20, a declarat presei ministrul moldovean al Sănătăţii, Larisa Catrinici. În continuare, a mai spus ministrul Sănătăţii, urmează să fie confirmat diagnosticul prin expertiza medico-legală care definitiva diagnosticul clinic post-mortem.
Potrivit ei, medicii moldoveni au fost conştienţi din momentul internării, după accident, că starea lui Grigore Vieru este extrem de critică şi că doar puterea unui miracol îl putea salva. Ministrul moldovean al sănătăţii a mai declarat că pe parcursul zilei de vineri au avut loc trei consilii medicale extinse cu participarea tuturor specialiştilor, au fost consultaţi profesori-neurochirurgi din Frankfurt şi România, au fost aplicate toate măsurile de confirmare şi completare a diagnosticului. Pacientul nu a depăşit însă perioada critică a celor 48 de ore de după accident.
Profesorul de cardiologie Aurel Grosu a confirmat în cadrul conferinţei că decesul a survenit în urma unui politraumatism cu şoc cardiac, cu insuficienţă poliorganică progresivă. Toate măsurile de resuscitare întreprinse au fost ineficiente, iar medicii nu au putut decât să constate decesul.
Medicii anunţase anterior că sâmbătă seara starea lui Grigore Vieru se stabilizase, începuse să funcţioneze rihnichii, iar tensiunea se sttabilizase. El urma să fie supus examen tomografic, iar un specialist din Germania era aşteptat duminică la Chişinău pentru a-l consulta. Însă, inima poetului nu a rezistat, acesta suferind din nou un atac de cord, care i-a fost fatal.
Un avion militar cu un echipaj SMURD plecase vineri la Chişinău, pentru a-l transporta pe Grigore Vieru la Spitalul de Urgenţă Floreasca, dar medicii au decis că transportarea poetului este prea riscantă.
Grigore Vieru a fost internat în noaptea de 15 spre 16 ianuarie, în urma unui grav accident rutier, produs în condiţii de ceaţă pe un segment avariat de şosea. Automobilul în care se afla s-a izbit violent de suportul unui panou de publicitate plasat în mijlocul şoselei, în regiunea comunei Dănceni, raionul Ialoveni. Vieru se întorcea din sudul Republicii Moldova, unde participase, la Cahul, la un concert omagial consacrat lui Mihai Eminescu. La volanul automobilului se afla directorul-adjunct al ansamblului "Joc", Gheorghe Munteanu, în vârstă de 47 de ani, care de asemenea este internat în secţia de reanimare, dar nu se află în stare critică.
La 14 februarie 2009, poetul Grugore Vieru ar fi îmlinit 74 de ani.
