热气球升空借助于空气的浮力，空气对热气球的浮力大小等于热气球所排开空气的重力。只要热气球的平均密度小于空气，它就能够浮起来，另外热气球升空前需加热，当空气受热膨胀后，比重会变轻从而能够载人飞行。
1783年11月，法国蒙哥菲埃尔兄弟俩首 先发明了热气球，并实现了世界上第一次载人 飞行。蒙氏兄弟发现，热空气比空气轻，并且会 自动上升。于是，他们把热空气用大气球密封 起来,并让一部分空气从球底部的口排出，当 热气球内的气体重量加上设备的总重小于热 气球排开的空气重量时，热气球就会在空气的 浮力作用下上升。
载人热气球通常包括球体、吊篮、加热器 和地面鼓风机等部分。球体是直径很大的气 囊，用尼龙等人造纤维材料制成，而且这种材 料事先用多层涂料处理，不会漏气。球体底部 的进气口，靠火焰最近，用耐高温和能阻止燃烧的材料制作。球体通过尼龙绳和不锈钢丝绳与安放实 验器材、燃料和载人的吊篮相连。
加热器在吊篮上方紧对球体进气口的地方。热气球起飞时先由地面鼓风机向球体内鼓风。当球体内快被空气充满时，由加热器加热球内的空气，从而产生浮力带动吊篮升空。加热器通常还有应急喷嘴，当热气球急需爬升越过地面障碍物时，打开应急开关后，火焰会马上加大，使热气球急速上升。
