El 26 de junio de 2003, Camerún disputó la semifinal ante Colombia, celebrada en el Stade de Gerland en Lyon, Francia. En el minuto 72 del partido Foé se desplomó en el círculo central con ningún otro jugador cerca de él, Jairo Patiño jugador de la Selección Colombiana fué el primero en acudir en su ayuda. Después de los intentos de los paramédicos por reanimarlo en el terreno de juego, fue sacado del campo en una camilla, donde recibió reanimación boca a boca y oxígeno. Los médicos intentaron reanimar su corazón durante 45 minutos, y aunque él todavía estaba vivo a su llegada al centro médico del estadio murió poco después a pesar de los esfuerzos por salvar su vida. Una primera autopsia no determinó la causa exacta de la muerte, pero una segunda autopsia concluyó que la muerte de Foé estuvo relacionada con el corazón como lo descubrió evidencia de miocardiopatía hipertrófica, una condición hereditaria conocida por aumentar el riesgo de muerte súbita durante el ejercicio físico.
La muerte de Foé causó una profunda conmoción. Numerosos tributos a su personalidad alegre y a su humor contagioso se expresaron en los medios de comunicación. También Thierry Henry y otros jugadores apuntaron al cielo en homenaje a Foé después de que Henry abrió el marcador en contra de Turquía en las semifinales de la Copa Confederaciones de Francia.
El exjugador del Manchester City, Kevin Keegan, anunció que en el club ya no se usaría el dorsal 23 de Foé, número que llevó durante su exitosa temporada en el club.
Lyon también decidió retirar la camiseta número 17 que Foé llevaba un año antes, cuando jugaba en el Stade de Gerland con el equipo de Lyon. Sin embargo, desde la transferencia de su compañero camerunés Jean Makoun a Lyon, el número 17 de la camiseta será utilizado por Makoun, quien declaró en usar el número: "En memoria de Marc, para mí y para todo el Camerún, esto será por algo."
En la autopsia se descubrió que su muerte fue a causa de un ataque cardíaco, resultado de un crecimiento anormal (hipertrofia) del ventrículo izquierdo.
