처음에는 교통사고로 알려져 있었지만, 후에 자살한 것으로 드러났다.

자살 원인은 대외적으로 신수빈이라는 남자친구가 있었는데[9], 집안에서 반대해서 심적으로 고통스러워 하다가 극단적인 선택을 했다는 풍문과 신수빈과의 교제와 결혼을 완강히 반대하고 이를 못마땅하게 생각한 부모가 반강제로 미국에 도피 유학을 시켰고 그럼에도 불구하고 이 남자가 뒤따라 미국에 건너가 몰래 함께 지내는 등 교제를 계속하는 바람에 다시 이 사실이 밝혀지자 가족들과 심한 갈등을 겪었다는 풍문이 있다.

그 둘은 그 때문에 만나지 못하였는데, 그 이후 신수빈이 다시 미국에 들어와 따로 지내고 있다는 사실을 알게된 이윤형이 "지금 나에게 오라"고 전화했으나 이미 신수빈은 삼성가의 완강한 반대에 포기한 상태였으며 심지어 다른 여자를 만난 상황이었다는 소문이 있었다.

그러하여 이윤형의 오라는 연락에도 결국 가지 않았다. 이때 "지금 안 오면 자살한다"는 말을 신수빈에게 했다는 풍문도 있다. 그 후 조금 지난 뒤 이윤형은 신수빈이 다른 여자와 만난다는 그 충격과 우울증, 여러 상실감으로 돌이킬 수 없는 강을 건넜다는 게 밝혀진 내용이다. 결국 몇 시간 후 신수빈과 그의 친구가 뉴욕 맨해튼에 있는 아파트에서 이윤형이 전깃줄로 목을 매 숨져 있는 것을 발견했다고 한다. 부검은 하지 않았으며 시신은 엠버밍 처리를 한 뒤 한국에 도착하여 장례식은 원불교식으로 치렀고, 경기도 용인시 삼성 가문 선산에 매장되었다.

그녀가 살았던 애스터 플레이스의 도어맨은 "때로 이윤형 양이 아파트를 나가지 않고 일주일 정도 그녀의 아파트 안에 머물렀다"고 말했으며, 또한 당시 뉴욕 현지의 한 언론 관계자는 기자와의 통화에서 이러한 말을 전했다.

사후 취재 결과, 이윤형은 미국에서 생활하는 동안 속으로 많은 고민을 했다. 그 중 이윤형이 가장 속상해했던 부분은, 미국에서 자신의 존재 가치가 절하되고 있다는 점이었다고 한다. 실제 이윤형은 한국에서만큼은 누구나 부러워하는 최고의 딸이었다. 그러나 미국에서는 아니었다. 여기에 갑작스럽게 바뀐 생활 패턴에 대한 부담감, 가족과 떨어져 이역만리에서 홀로 생활하는 데에서 오는 외로움, 그리고 결혼 문제 등이 복합적으로 작용해 신체적으로 견디기 힘든 심리적 상태에 이르지 않았겠냐는 게 이윤형을 멀리서 지켜본 사람들의 공통된 반응이었다.

또한 이윤형의 자살은 당시 삼성의 위기와도 무관치 않은 것으로 파악된다. 유난히 아버지를 잘 따르던 이윤형은, 당시 삼성이 X파일 사건 등과 관련 연일 언론의 도마 위에 오르고 이 회장이 사건의 배후 인물로 지목되자 불안한 심기를 보였다고 전해졌다. 특히 이윤형은 당시 이 회장의 건강 상태가 심각한 상태에 이르고 이 회장이 미국에서 체류하는 기간이 길어지자 이를 많이 걱정했다고 한다. 삼성 관계자는 "고인은 많은 문제가 복합적으로 얽히자 이를 감당키 어려웠던 것"이라 전했다.🔟

신수빈은 고려대학교 사범대학 체육교육과 98학번으로, 현재는 백수이다. 재학 중에는 학교 스키 동아리에서 활동했던 것으로 알려져 있다. 학교를 졸업하고는 공익근무요원으로 군복무를 마친 뒤 미국 뉴욕으로 유학을 떠났다고 하며, 당시 27세라고 한다. 일본에서 고교까지 졸업한 덕에 일본어에 상당히 능통하며 졸업 전까지 거주지는 서초동이었던 것으로 알려진다. 신수빈은 학교생활보다는 동아리 학생들과 잘 어울렸다고 한다. 스키 동아리의 한 학생은 "스키 동아리 회원들은 부유층 자제들이 대부분이어서 그랬는지 일반 학생보다는 자기들끼리 훨씬 친하게 지냈다."고 전했다. 이윤형과의 교제 사실은 이미 오래 전부터 동아리 내에서 퍼졌다고 한다. 두 사람은 K대 내에서도 공개 데이트를 즐겼으며 겨울에는 이들 커플이 친구들과 함께 H스키장을 찾아 스키를 자주 즐겼다는 게 동아리 친구들의 말이다.

사망 후 추도식은 원불교 원남교당에서 열렸다.[11]