Rieder a reçu un premier diagnostic de leucémie en juillet 2014. En mars 2015, il a reçu une greffe de moelle osseuse de sa sœur, et a annoncé un mois plus tard qu’il était en rémission. Cependant, le cancer est revenu en novembre de la même année et il a reçu une deuxième greffe de moelle osseuse, toujours par sa sœur. Il est alors à nouveau en rémission. Mais le cancer est revenu une fois de plus. Mark Oblow a déclaré dans une interview pour The Skateboard Mag, « il n’est pas mort du cancer, il a battu le cancer deux fois, vous savez qu’il est entré en rémission putain deux fois, c’était à cause d’une putain d’infection pulmonaire, sa colonne vertébrale a été endommagée si mal et en raison des problèmes que la chimiothérapie a causé à ses yeux et en raison des dommages qu’elle a fait à son foie et ses poumons et toutes ces choses »
Rieder est décédé le 12 octobre 2016, en raison de complications de la leucémie. Il était entouré de plus de 50 membres de sa famille et de ses amis.Rolling Stone a souligné son décès avec un article axé sur les cinq meilleures vidéos de la carrière de skateur de Rieder.
De nombreuses célébrités, dont Tony Hawk, Cara Delevingne, Sharon Osbourne, Langley Fox, Cat Power et Camille Rowe, se sont souvenues de Dylan comme d’une inspiration sur et en dehors de la planche, d’un humain doux et d’un grand ami. Ozzy Osbourne a déclaré : « Dylan Rieder. L’un des hommes les plus talentueux et les plus courageux… Je me sens béni de t’avoir connu. Repose en paix Dylan. Mon amour et mes condoléances à sa famille ».
Le Skateboard Mag a salué Rieder, déclarant : « Il est difficile de croire même en tapant ceci – nous avons perdu l’un des meilleurs à avoir jamais posé le pied sur un skateboard aujourd’hui. Dylan Rieder, dont le style impeccable, la puissance explosive et les parties vidéo épiques ont influencé toute une génération et au-delà, est décédé aujourd’hui suite à des complications de la leucémie. Repose en paix, Dylan. Nos pensées et nos prières vont à ses amis et à sa famille dans cette période incroyablement difficile. »
Le 30 octobre, le mémorial de Rieder a eu lieu au Hollywood Forever Cemetery. Des centaines de ses amis et de sa famille étaient présents, et des hommages musicaux ont été offerts par Austyn Gillette, Cat Power et Conor Oberst de Bright Eyes.
Le 13 novembre, les amis et la famille de Rieder se sont réunis au Sandy’s Oahu, à Hawaï, où une partie de ses cendres ont été répandues dans l’océan.
Dans l’épisode Jason Dill d’Epicly Later’d en 2017, Dill a déclaré que la mère de Dylan lui avait également donné, ainsi qu’à William Strobeck, une partie des cendres de Dylan. Les cendres de Dylan ont été montrées à côté d’une photo de Dill et Dylan s’embrassant.
