Em 19 de janeiro de 2017, Teori morreu em um acidente de avião na região do litoral de Paraty, no estado do Rio de Janeiro.
Segundo o Instituto Médico Legal (IML) de Angra dos Reis, a causa da morte foi politraumatismo craniano devido ao impacto da queda.
O voo saiu do aeroporto Campo de Marte, na cidade de São Paulo, às 13h (horário de Brasília), com destino à cidade de Paraty. Porém, a aeronave caiu no mar próximo à Ilha Rasa, cerca de meia hora depois de decolar.
Chovia muito na região da queda. O avião prefixo PR-SOM era um bimotor turboélice, modelo Hawker Beechcraft King Air C90, com capacidade para sete passageiros mais o piloto.
O acidente vitimou outras quatro pessoas.
O presidente Michel Temer manifestou pesar pela morte do ministro e decretou luto oficial de três dias.
Além do presidente, políticos e juristas lamentaram o desaparecimento de Teori, dentre eles os ex-presidentes Dilma Rousseff, Lula, José Sarney; a ministra Cármen Lúcia, presidente do STF, e os ministros e ex-ministros da Corte; associações de magistrados, procuradores e delegados da Polícia Federal; Ordem dos Advogados do Brasil; e muitos líderes e partidos políticos.
A morte do ministro também teve repercussão nos principais veículos da imprensa internacional.
O corpo foi liberado pelo IML um dia após do acidente e transportado para o Rio de Janeiro para embalsamamento.
O velório aconteceu no plenário do Tribunal Regional Federal da 4ª Região (TRF4), em Porto Alegre, e sepultamento ocorreu às 18h45 no cemitério Jardim da Paz, na zona leste da capital gaúcha.