Rieder werd in juli 2014 voor het eerst gediagnosticeerd met leukemie. In maart 2015 kreeg hij een beenmergtransplantatie van zijn zus, en kondigde een maand later aan dat hij in remissie was. In november van dat jaar keerde de kanker echter terug en kreeg hij een tweede beenmergtransplantatie, opnieuw van zijn zus. Hij was toen opnieuw in remissie. Maar de kanker keerde opnieuw terug. Mark Oblow zei in een interview voor The Skateboard Mag, “hij stierf niet aan kanker, hij versloeg kanker twee keer, je weet dat hij verdomme twee keer in remissie ging, het was te wijten aan een fucking longinfectie, zijn wervelkolom was zo erg beschadigd en als gevolg van problemen die chemotherapie veroorzaakte aan zijn ogen en als gevolg van schade die het deed aan zijn lever en zijn longen en al deze dingen”
Rieder overleed op 12 oktober 2016, als gevolg van complicaties van leukemie. Hij werd omringd door meer dan 50 familieleden en vrienden.Rolling Stone stond stil bij zijn heengaan met een feature waarin de vijf beste video’s uit Rieders skateboardcarrière centraal stonden.
Numerieke beroemdheden, waaronder Tony Hawk, Cara Delevingne, Sharon Osbourne, Langley Fox, Cat Power en Camille Rowe, herinnerden zich Dylan als een inspiratie op en naast het board, een zachtaardig mens en een geweldige vriend. Ozzy Osbourne verklaarde: “Dylan Rieder. Een van de meest getalenteerde en dappere mannen… Ik voel me gezegend je gekend te hebben. Rust in vrede Dylan. Mijn liefde en condoleances voor zijn familie”.
The Skateboard Mag begroette Rieder met de volgende woorden: “Het is moeilijk te geloven dat we vandaag een van de besten hebben verloren die ooit op een skateboard heeft gestaan. Dylan Rieder, wiens foutloze stijl, explosieve kracht en epische videoparts een hele generatie en daarbuiten hebben beïnvloed, is vandaag overleden aan de gevolgen van leukemie. Rust in vrede, Dylan. Onze gedachten en gebeden gaan uit naar zijn vrienden en familie in deze ongelooflijk moeilijke tijd.”
Op 30 oktober vond de herdenking van Rieder plaats op Hollywood Forever Cemetery. Honderden van zijn vrienden en familie waren aanwezig, evenals muzikale eerbetonen werden aangeboden door Austyn Gillette, Cat Power en Conor Oberst van Bright Eyes.
Op 13 november kwamen Rieders vrienden en familie bijeen bij Sandy’s Oahu, Hawaï, waar een deel van zijn as in de oceaan werd uitgestrooid.
In de Jason Dill aflevering van Epicly Later’d in 2017, zei Dill dat Dylans moeder hem en William Strobeck ook een deel van Dylans as gaf. Dylans as werd getoond naast een foto van Dill en Dylan die aan het knuffelen waren.
