S projektom Red Bull Stratos, v okviru katerega se je lotil takrat še neraziskanega dela aeroastronavtike in priprav na skok iz stratosfere, je začel že leta 2010. Dve leti kasneje je sporočil, da bo nad mestom Roswell v ZDA s padalom skočil z višine 36.576 metrov, s čimer je naznanil podiranje rekorda, hkrati pa je poskušal prebiti zvočni zid. Zgodovinski skok je moral zaradi neugodnih vremenskih razmer sicer kar trikrat preložiti.
Oktobra 2012 je ob 9.30 po krajevnem času poletel v ozračje, na odskočno višino 39 kilometrov nadmorske višine je prispel po približno dveh urah in pol.
Proti Zemlji je padal štiri minute in 22 sekund, enkrat toliko časa pa je bilo potrebnega za dokončanje spusta s padalom. Ob tem je podrl rekord najvišjega in najhitrejšega prostega padca, saj je dosegel hitrost 1357 kilometrov na uro (prvotna ocena hitrosti je bila 1342 kilometra na uro), podrl je tudi rekord najvišjega poleta človeka z balonom.
Srčni utrip Baumgartnerja je dosegel najvišjo vrednost kar 185 udarcev na minuto, medtem ko se je v prostem padu gibal med 155 in 175 udarci na minuto. 25,2 sekunde po skoku je Salzburžan dosegel popolnoma breztežno stanje.
"Ko si tam na vrhu sveta, postaneš zelo ponižen. Ne misliš več na rekorde in znanstvene podatke, ampak le na to, da se na Zemljo vrneš živ," je po zgodovinskem skoku dejal pustolovec.
Padanje na Zemljo ni minilo brez težav, saj se je Baumgartnerju orosil vizir na čeladi, poleg tega ga je začelo nekoliko obračati, kar bi lahko bilo smrtno nevarno, vendar mu je uspelo vzpostaviti nadzor, še preden se je odločil odpreti padalo in končati podvig. V tistih trenutkih je tudi prebil zvočni zid.
V kapsuli 30 kamer
Baumgartnerjev podvig si je prek spletne strani YouTube ogledalo 7,3 milijona gledalcev. Sponzor Red Bull je poskrbel, da je vse skupaj spremljalo 30 kamer v kapsuli, na tleh in v helikopterjih.
Dramatičen skok je spremljalo 40 televizijskih mrež v 50 državah sveta.
S skokom je podrl rekord Američana Joeja Kittingerja, ki je z višine 31,4 kilometra leta 1960 zdrvel proti Zemlji s hitrostjo 988 kilometrov na uro. Kittinger je bil član Baumgartnerjeve ekipe in je skok spremljal od začetka do konca v nadzorni sobi.
Večkrat obiskal tudi Slovenijo
Konec julija 2015 je Baumgartner s helikopterjem spektakularno pristal tudi pred našo medijsko hišo. V Ljubljano na odbojkarski turnir je namreč pripeljal svojega prijatelja Hannesa Jagerhoferja, v Avstriji znanega organizatorja športnih dogodkov.
Pred dobrimi tremi leti je na mariborskem letališču z Red Bullovo akrobatsko letalsko ekipo Flying Bulls vadil nove akrobacije.
"Jaz sem "običajen" človek. Ljudje mislijo, da mora biti vse, kar počnem, ekstremno, a to res ne drži. Padalstvo in pilotiranje helikopterja sem pripeljal do ekstremnega nivoja, razen tega pa počnem vsakdanje stvari, tako kot vsi ostali," je takrat razkril v intervjuju za našo spletno stran.
Leta 2019 je bil gost tudi na Slovenskem oglaševalskem festivalu (SOF) v Portorožu. Na vprašanje o morebitnem nasledniku, ki bi v prihodnje presegal njegove rekorde, je takrat odgovoril, da v današnjih časih enostavno "ni nikogar, ki bi izstopal." "V starih časih smo imeli veliko norcev in ti so res izstopali. Danes pa se to izravnava."
S svojo ekipo je Baumgartner pri nas kot padalec gostoval tudi na letališču v Slovenj Gradcu, kjer je sicer stran od kamer in javnosti opravil tudi nekaj pripravljalnih skokov v sklopu priprav za skok s padalom z roba vesolja.
Kot prvi človek preletel Rokavski preliv brez pomoči letala
Julija 2003 je s svojo letalno napravo Ikar 2 kot prvi človek na svetu preletel Rokavski preliv brez pomoči letala. Iz letala je izskočil na višini 9000 metrov nad britanskim mestom Dover in nato čez 14 minut že varno pristal v bližini francoskega mesta Calais. Pri poletu je imel Baumgartner, ki je bil oblečen le v aerodinamično padalsko obleko, na sebi pritrjeno 1,8 metra dolgo krilo iz ogljikovih vlaken, imel pa je tudi kisikovo bombo za dihanje in padalo za pristanek.
Nekdanji mehanik se je na svojem poletu soočal tudi z izjemno nizkimi temperaturami - tudi do minus 50 stopinj Celzija -, medtem ko so mu oblaki oteževali orientacijo v zraku. Povprečna hitrost, s katero je Baumgartner preletel 35 kilometrov med Dovrom in Calaisom, je bila 220 kilometrov na uro, največja hitrost, ki jo je dosegel, pa je bila 360 kilometrov na uro.
Skakal po vsem svetu
Z različnimi oblikami ekstremnih športov se je Baumgartner, ki je imel sicer licenco za pilota helikopterja in licenco za vodenje toplozračnih balonov, ukvarjal od leta 1999.

Leta 1999 je skočil z zgradbe Petronas Towers v Kuala Lumpurju, s čimer je takrat postavil višinski rekord za skok z objekta (base jump). Istega leta je opravil tudi skok z najnižjega objekta, in sicer s kipa Kristusa Odrešenika v Riu de Janeiru.
Ob vseh podvigih je dobil naziv "Neustrašni Felix".
56-letni Baumgartner je umrl v tragični nesreči v Italiji, ko je izgubil nadzor nad motornim jadralnim padalom in strmoglavil v bazen lokalnega hotelskega kompleksa, pri padcu pa je takoj umrl.
Opozorilo: 297. členu Kazenskega zakonika je posameznik kazensko odgovoren za javno spodbujanje sovraštva, nasilja ali nestrpnosti.