Thurman, Quentin Tarantino'nun yönettiği 2002 yılında çekilen Kill Bill filminin setinde senaryo gereği hızla araç kullanırken beklenmedik bir kaza geçirdi. Görüntülere göre bir palmiye ağacına çarpıp kafasından sert şekilde darbe alan Thurman, yerinden doğrulmaya çalışıp bunu başaramadı. Ardından da hareketsiz kaldı. Ünlü oyuncu set görevlilerinin yardımıyla aracın içinde sıkıştığı yerden çıkarılıp hastaneye götürüldü. Beyin sarsıntısı geçiren, boynu incinen Thurman bir süre boyunlukla gezmek zorunda kaldı.
16 yıl sonra Tarantino'dan aldığı görüntüleri sosyal medya sayfasında paylaşan Thurman, olayı New York Times gazetesine verdiği kapsamlı röportajda anlattı. Thurman, o sahnede rol almaya kendisini yönetmen Tarantino'nun ikna ettiğini belirtti.
Başlangıçta ekipten birinin manuelden otomatik vitese dönüştürülmüş aracın çok da iyi çalışmayabileceğini söylemesi üzerine Thurman, arabayı kullanmak istememiş. Ancak o sahnede oynamaya onu ikna eden de yönetmen Tarantino olmuş.