Le gang poursuivit ses bonnes œuvres jusqu’aux environs de 1901. A cette époque, Butch Cassidy ayant à ses trousses l’agence de détectives Pinkerton, une armée de policiers et les détectives de l’Union Pacific, prit le large avec Sundance Kid et la maîtresse de ce dernier.
Il est à noter que le développement rapide des moyens de communications, comme le télégraphe et le téléphone, ne facilitait pas la vie du bandit de ce début du 20ème siècle. Ni la photo. Tout heureux de poser ensemble, « la bande des cinq » ignorait que le photographe exposerait la photo dans sa vitrine, qu’un détective reconnaîtrait Will Carver permettant ainsi l'identification de tout le gang.
Butch Cassidy et le Kid s'enfuirent. Circulant dorénavant entre l’Argentine et la Bolivie, ils disparurent dans un nuage de poussière. Aucune trace n’amènera jamais à Cassidy alias James Ryan, James Russel ou encore James Lowe. Ce qu’il advint de sa personne et de celle du Kid reste pures suppositions et spéculations. La seule chose de sûre est que la sœur de Butch, qui recevait régulièrement des nouvelles de son frère, cessa d’en recevoir à partir de 1908.
Bien que la version la plus communément retenue soit qu’ils aient été tués par des soldats boliviens, d’autres affirment qu’ils auraient échappé aux soldats, seraient revenus aux Etats-Unis où ils auraient réussi à vivre dans le plus parfait anonymat. Lula, la sœur de Butch, Cassidy affirma avoir revu son frère en 1925. Elle ne fut pas la seule. The Sundance Kid aurait vécu sous le nom de Hiram Bebee et serait même mort en 1955 ! D’autres sont persuadés qu’ils moururent peu après un hold-up en novembre 1908 en Bolivie.
De récentes recherches ont été effectuées dans le cimetière de San Vicente en Bolivie pour tenter de retrouver les corps des deux bandits, mais aucune réponse satisfaisante n’ayant été apportée, le mystère demeure.
Le film Butch Cassidy et le Kid de George Roy Hill, réalisé en 1968, doit beaucoup à l’engouement suscité par les personnages tombés quasiment dans l’oubli. Ce fut à partir de ce moment que les historiens s’intéressèrent à eux et que le public les adopta pour les placer au pinacle de la grande légende de l’Ouest.