Nel 1953 fu convocato da Ardito Desio tra i candidati a formare la spedizione italiana che nel 1954 avrebbe tentato la prima salita al K2; superate le selezioni, partì con gli altri membri della spedizione alla volta del Pakistan^[5].

Partecipò con gli altri compagni di spedizione alle operazioni di preparazione della via di salita, di trasporto dei materiali e di installazione dei diversi campi base. Il 18 giugno 1954, mentre si trovava al Campo II, a circa 6.000 metri di quota, cominciò ad avvertire qualche malessere, ma la cosa non sembrava preoccupante, e lo stesso Puchoz espresse il desiderio di rimanere al campo II^[5][6]. Il 20 giugno però le sue condizioni si aggravarono improvvisamente, e, nonostante le cure del dottor Guido Pagani, medico della spedizione, all'una di notte del 21 giugno Mario Puchoz morì^[5].

La diagnosi del dottor Pagani fu di polmonite fulminante^[5]. Oggi, alla luce dei progressi della medicina in genere e delle conoscenze sulle problematiche dell'alta quota in particolare, si ritiene che la causa della morte di Mario Puchoz sia stato un edema polmonare da alta quota^{[7][8][9][10]}.

A causa del maltempo, i compagni di spedizione non poterono raggiungere il campo II fino al 26 luglio; la salma di Mario Puchoz fu recuperata e trasportata al campo base, dove fu tumulata vicino alla tomba di Arthur Gilkey (ove oggi sorge il cosiddetto memorial Gilkey)^[5][11].