熱氣球升空借助于空氣的浮力，空氣對熱氣球的浮力大小等于熱氣球所排開空氣的重力。只要熱氣球的平均密度小于空氣，它就能夠浮起來，另外熱氣球升空前需加熱，當空氣受熱膨脹后，比重會變輕從而能夠載人飛行。
1783年11月，法國蒙哥菲埃爾兄弟倆首 先發明了熱氣球，并實現了世界上第一次載人 飛行。蒙氏兄弟發現，熱空氣比空氣輕，并且會 自動上升。于是，他們把熱空氣用大氣球密封 起來,并讓一部分空氣從球底部的口排出，當 熱氣球內的氣體重量加上設備的總重小于熱 氣球排開的空氣重量時，熱氣球就會在空氣的 浮力作用下上升。
載人熱氣球通常包括球體、吊籃、加熱器 和地面鼓風機等部分。球體是直徑很大的氣 囊，用尼龍等人造纖維材料制成，而且這種材 料事先用多層涂料處理，不會漏氣。球體底部 的進氣口，靠火焰最近，用耐高溫和能阻止燃燒的材料制作。球體通過尼龍繩和不銹鋼絲繩與安放實 驗器材、燃料和載人的吊籃相連。
加熱器在吊籃上方緊對球體進氣口的地方。熱氣球起飛時先由地面鼓風機向球體內鼓風。當球體內快被空氣充滿時，由加熱器加熱球內的空氣，從而產生浮力帶動吊籃升空。加熱器通常還有應急噴嘴，當熱氣球急需爬升越過地面障礙物時，打開應急開關后，火焰會馬上加大，使熱氣球急速上升。
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