A 63 éves Fossett 2007. szeptember 3-án tűnt el, miután Bellanca Super Decathlon egymotoros kisgépével egy nevadai ranchről felszállt, hogy megfelelő terepet keressen újabb rekordkísérletéhez: túl akarta szárnyalni a szárazföldön autóval valaha elért legnagyobb sebességet. A frissen zárult vizsgálat megállapította: egy hirtelen légmozgás csapta a sziklának a kisgépet; a lefelé irányuló légáramlat legyőzte a repülő emelkedési képességét. A hatóságok annak idején szárazföldi egységekkel és repülőgépekkel tűvé tették utána a térséget. Az Egyesült Államok egyik legnagyobb keresési akciójában 62 000 négyzetkilométeres térséget fésültek át, az eltűnt gép roncsait azonban nem találták meg. A milliomost 2008 februárjában hivatalosan is halottnak nyilvánítottak. A kisgép és Fossett maradványait végül 2008 októberében fedezte fel egy hegymászó Kalifornia keleti részén, a 3200 méter magasságban fekvő Mammoth Lakes település közelében egy cserjésben.

A kalandvágyó üzletember 116 rekordot állított fel öt különféle extrém sportágban. Hőlégballonnal elsőként repülte körbe egyedül a Földet 2002-ben. Ő tartja a Föld leszállás nélküli repülőgépes körberepülésének rekordját is: szuperkönnyű sugárhajtású gépével üzemanyag-feltöltés nélkül, nem egészen három nap, 67 óra 1 perc alatt tette meg egyedül a körutazást 2005-ben. Öt alkalommal körbehajózta a Földet, és egyszer átúszta a La Manche-csatornát.