Śmierć Zginął w wypadku lotniczym podczas pokazów lotniczych Radom Air Show 2007. Lech Marchelewski wykonywał wraz z dwoma innymi członkami zespołu AZL Żelazny tak zwaną „rozetę”, jego samolot (Zlin) miał dokonać manewru mijania (w odległości około 1,5 metra) z samolotem Piotra Banachowicza. Samoloty leciały z prędkością około 300 kilometrów na godzinę. Maszyny zderzyły się skrzydłami, ich szczątki spadły obok pobliskiego lasu na teren lotniska na którym odbywał się pokaz. Trzeci samolot, pilotowany przez Krzysztofa Kosińskiego (znajdujący się w bezpośredniej bliskości punktu zderzenia) wylądował bezpiecznie na lotnisku. Zarówno Lech Marchelewski jak i Piotr Banachowicz zginęli na miejscu.
Lech Marchelewski wylatał w czasie swojej kariery nieco ponad 3352 godzinyRaport końcowy – Zdarzenie nr: 383/07. str.8,45, a Radom Air Show 2007 miał być jego pożegnaniem z lataniem akrobacyjnym.