Jego życie było aktywne, lecz bardzo krótkie. Zmarł w wyniku przerzutów choroby nowotworowej do płuc i mózgu. Inwazja nowotworu zaczęła się od stopy, na palcu której wykryto czerniaka złośliwego. W lipcu 1977 roku artysta odniósł kontuzję podczas gry w piłkę nożną. Rana nie została do końca zaleczona. Przekonania religijne sprawiły, że Marley nie chciał zgodzić się na amputację zakażonego palca u nogi (rastafarianie głoszą jedność ciała, uważając, że amputacja jest grzechem). Wkrótce u muzyka wykryto nowotwór skóry. Niebawem pojawiły się przerzuty na inne organy. W 1980 roku Marley zasłabł podczas joggingu w nowojorskim Central Parku. Okazało się, że zaatakowane zostały płuca, żołądek i mózg. Marley wierzył, że jego wiara zapewni mu wieczne życie, pomimo nowotworu (ostatecznie jednak palec u nogi został amputowany). Był także przekonany, że lekarze to sami oszuści, którzy udają, że mają moce szamańskie. Brał także pod uwagę, że amputacja wpłynie na jego zdolności do tańca oraz na jego karierę w momencie, kiedy był blisko wielkiego sukcesu. Był operowany w celu wycięcia komórek nowotworowych. Jego choroba była ukrywana przed publicznością.

W 1994 roku Bob Marley został wprowadzony do Rock and Roll Hall of Fame.

Marley był szeroko znany z poświęcenia się Rastafari, który poznał dzięki swojej żonie, Ricie. Pobierał nauki od Mortimera Plannera, uznanego jako jednego z ideologów tej religii. Był de facto misjonarzem rastafari (jego działania i teksty piosenek sugerują, że czynił to w pełni świadomie), przyczynił się do zwrócenia uwagi międzynarodowej na tę religię.

Jako rastafarianin, Bob Marley był wielkim zwolennikiem używania marihuany jako sakramentu. Na okładce albumu Catch a Fire widnieje jego zdjęcie, na którym pali dużego skręta z marihuaną. Zastosowanie marihuany do rozwoju duchowego jest wzmiankowane w wielu utworach.

Przed śmiercią Bob Marley przystąpił do Ortodoksyjnego (Koptyjskiego) Kościoła Etiopskiego. Przez cały poprzedni rok matka Marleya, Cedella Booker usiłowała nakłonić go, aby przystąpił do Kościoła, lecz Bob odmawiał, mówiąc: Jestem ochrzczony przez ogień. Jednak przekonany, że zostały mu tylko dwa tygodnie życia zgodził się na chrzest i przystąpienie do Ortodoksyjnego Kościoła Etiopskiego. Ceremonia odbyła się w hotelu Wellington, a przystąpił do niej Bob Marley, jego żona Rita, oraz ich dzieci. Ceremonii przewodniczył Abuna Izaak. Bob Marley otrzymał wówczas imię Berhane Selassie, oznaczające Światło Świętej Trójcy. Niektórzy rastafarianie uważają, że symbolika tego imienia ujawnia się w nagraniach Boba Marleya, ich zdaniem niemal każdy utwór rozświetlany jest światłem darów Ducha Świętego i inspiracji pochodzącej od Boga.