„Ronnie jezdí naprosto naplno pořád. Pokud je mimo tempo, pravděpodobně je to vozem. Ne ním,“ řekl o něm Colin Chapman. Peterson podepsal u týmu Shadow, ale nakonec jej Chapman přesvědčil, ať ještě chvíli zůstane. Odjel pro ně první velkou cenu roku 1976, a poté přišlo na výměnu pilotů s týmem March. Peterson tehdy přešel do týmu namísto jediné ženy ve formuli 1, Lelli Lombardi. S vozem March 761 dokázal vyhrát Velkou cenu Itálie a v roce 1977 startoval s týmem Tyrrell. Sezóna byla opět plná technických problémů a ze sedmnácti závodů dokončil pouze sedmkrát. Lotusu se ale začalo dařit, a tak Peterson využil šance a další sezónu se opět objevuje v černo-žlutých barvách. Týmová jednička Mario Andretti byl jen o kousek rychlejší než švédský pilot. Tabulce šampionátu nevládl jen z toho důvodu, že byl skvělou dvojkou. „Podívejte se do historických knih. Nikdy tady nebyl pilot, který vyhrál všechny velké ceny. Budu mít šanci vyhrát závody a titul,“ říkával.
Italská Monza
Závodní víkend pro Petersona nezačal slibně. V tréninku poškodil vůz Lotus 79, který nešel opravit, takže musel startovat se starším typem 78. Do konce sezóny zbývaly pouze tři závody a Petersona a Andrettiho dělilo pouhých dvanáct bodů. Novinář Freddy af Petersens byl svědkem scény, kdy za Petersonem po kvalifikaci na Monzu přišel Andretti. „Mario začal Ronnieho považovat za opravdového přítele a řekl mu: Tenhle závod pojedeme podle smlouvy, ale poslední dva závody budeme ty a já závodit o titul a k čertu s tou smlouvou. Protože já ho nechci vyhrát s tím, že celý svět bude věřit, že jsi mě nesměl předjet.“
10. září 1978 došlo na start závodu. Start byl ale uskutečněn dříve, než měl být a zadní vozy měly výhodu, jelikož ještě nestihly zastavit. Přední část vozů nezareagovala rychle a uprostřed se vytvořil shluk. Problémy nastaly u první šikany, kde tento shluk dorazil. Riccardo Patrese jel mimo dráhu označenou pruhem a tlačil se na Jamese Hunta. Ten mu zkoušel uhýbat směrem, kde jel Ronnie Peterson. Jeho Lotus se dostal do smyku a narazil do svodidel vpravo, jenže pak do něj narazil Vittorio Brambilla a prorazil mu palivovou nádrž. Nastala řetězová reakce a došlo na nehodu deseti vozů. Švéd byl uvězněn v hořícím voze a nemohl uniknout. Traťoví komisaři vůz začali hasit a Petersona z vozu vytáhl James Hunt s pomocí Claye Regazzoniho a Patricka Depaillera. „Jeden maršál tam hasil plameny kolem Ronnieho, a to mi dalo šanci tam jít a zkusit ho vytáhnout,“ vzpomínal James Hunt.
Díky včasnému zásahu Peterson neměl popáleniny, vyvázl ale s těžkými zlomeninami nohou, které byly výsledkem prudkého nárazu do bariéry. Jednalo se o dvaceti sedmi násobnou frakturu a James Hunt se pokusil o to, ať se Peterson nedívá na své nohy, protože byl v plném vědomí. Největší starostí byl Vittorio Brambill, který byl vážně zraněn letícím kolem vozu a upadl do kómatu. Záchranný tým Petersona identifikoval jako nezávažné zranění a věnoval se zbytku. Poté jej konečně přesunuli do sanitky, která ale byla daleko. „Seděl jsem na novinářské tribuně na vnější straně hlavní rovinky a v okamžiku nárazu do bariéry se objevil oslepující záblesk plamene. Vzpomínám si na zprávy, které říkaly, že bude v pořádku. Ale slyšel jsem sám sebe, jak říkám: Myslím, že Ronnieho už neuvidíme. Dodnes netuším, proč jsem to řekl. Prognóza se zdála být dobrá. Ronnie měl ošklivě zlomené nohy a hovořilo se o nutnosti amputace prstu na noze, ale musel se zotavit včas, aby mohl v roce 1979 nastoupit na kontrakt, který podepsal v Holandsku s McLarenem,“ řekl spisovatel a novinář Alan Henry.
Po převozu do nemocnice v Miláně byl jeho stav stabilizovaný. Přes noc se ale jeho stav začal zhoršovat. Nad ránem lékaři přišli na to, že má tukovou embolii – do krevního oběhu se dostala tuková tkáň, která cévy ucpala. Petersonovy orgány začaly selhávat. 11. září 1978 v 9:55 byl prohlášen za mrtvého.
Mario Andretti závod dokončil jako šestý, ale stal se mistrem světa za rok 1978. „Bylo to tak nespravedlivé, že se tragédie spojila s pravděpodobně nejšťastnějším dnem mé kariéry. Nemohl jsem slavit, ale také jsem věděl, že ta trofej bude navždy se mnou. A také jsem věděl, že Ronnie by ze mě měl radost,“ řekl Mario Andretti.
Ronnie Peterson se posmrtně stal vicemistrem roku 1978. Je považován za jednoho z nejrychlejších pilotů, kteří nikdy nevyhráli titul mistra světa. Zanechal po sobě ženu Barbru a dceru Ninu Louise. Jeho žena se s jeho smrtí nikdy nevypořádala a v roce 1987 spáchala sebevraždu. Byla pohřbena vedle něj na hřbitově v Örebru.
Situace po nehodě
Došlo na vyšetřování celé nehody. Za viníka nehody byl tehdy mnohými označen Riccardo Patrese. Dostal zákaz startu v dalším závodě a James Hunt dostal ocenění za pomoc. Okolnosti byly stíhány u italského soudu. Patrese byl obviněn ze zabití kvůli nebezpečnému manévru na trati a ředitel závodu Gianni Restilli byl označen za hlavní příčinu velké nehody – předčasný start závodu. Oba byli zproštěni viny o tři roky později. Další vyšetřování ukázalo, že nehodu způsobil James Hunt.
Došlo na nová jednání s vlastníky okruhů kvůli zlepšení bezpečnosti na trati. Vylepšily se bariéry, aby lépe tlumily náraz a odraz vozů. Byly vytvořeny stěny z pneumatik a bariéry pohlcující energii. Učiněn byl také pokrok v oblasti ohnivzdorných materiálů. Kombinézy jezdců byly vylepšeny stejně tak konstrukce vozů. Jedním z problémů u této nehody byl zdravotnický zásah. Jelikož nastala hromadná nehoda, nastal i chaos. Musely být vylepšeny protokoly pro zásah na závodních okruzích, a také byla nutná přítomnost helikoptér, pro rychlejší přesun do nemocnice. FIA začala uplatňovat přísnější bezpečnostní předpisy, které se týkaly aspektů vozů, a hlavně palivových systémů. Začaly se zkoumat lepší bezpečnostní pásy pro piloty. Výzkum probíhal i u crash testů a bezpečnostní techniky.