Nel film Il colosso di Rodi, nel quale era stato chiamato per interpretare il personaggio principale, volle anche sostituirsi a Sergio Leone come regista perché lo riteneva troppo inesperto. Gli altri attori, però, si coalizzarono per far rimanere Leone alla guida del film, e Derek fu obbligato a dimettersi, venendo sostituito da Rory Calhoun. Nel 1979 si lanciò in un nuovo genere e come regista diresse Love you!, il suo primo film pornografico, con la partecipazione di Annette Haven, Wade Nichols, Lesllie Bovee, Eric Edward. Tale scelta fu criticata da giornali come il Washington Post.
Derek si sposò per la prima volta nel 1951 con la ballerina di origini russe Pati Behrs, da cui ebbe due figli: Russell e Sean Catherine. Il matrimonio ebbe termine nel 1957. Nello stesso anno del suo divorzio, si risposò con l'attrice Ursula Andress, per poi divorziare nel 1966. Nel 1968 si risposò con l'attrice Linda Evans, ma la coppia divorziò nel 1974. Nel 1976 si è infine risposato con la ventenne attrice Bo Derek, che restò con lui fino alla sua morte, avvenuta il 22 maggio 1998 a Santa Barbara a causa di un infarto, all'età di 71 anni. Il corpo è stato cremato.
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