Vào lúc 8 giờ 45 (giờ địa phương) ngày 3 tháng 9 năm 2007, Fossett lái chiếc máy bay một động cơ bay vào sa mạc Nevada để tìm địa điểm cho việc thực hiện một kỷ lục mới nhưng ông đã không trở về.

Người ta huy động một lực lượng cứu hộ khổng lồ gồm 45 máy bay để tìm kiếm ông. Tháng 9 năm 2008, các điều tra viên tìm ra phần thi hài gần chiếc máy bay đổ nát, được cho là của Fossett, gần Mammoth Lakes, California.