物体的浮沉取决于物体受到的浮力和重力，热气球也是这样，当受到的浮力大于重力时就可以上升，当受到的浮力小于重力时就会下降。
最早的热气球应该是我国的孔明灯，孔明灯用竹篾扎成框架，除底部之外都用纸糊起来。放飞时，点燃下部悬挂的燃料盘中的松脂，加热灯内的空气，使灯内空气温度升高，压强增大，就会将一部分空气排出，使自身重力减小，当整体的重力小于浮力时，就腾空而起。孔明灯据说曾被用来传递军事信号，还被当作祈愿灯，更多的是一种娱乐活动，基本是一次性的，只考虑如何升空，没有如何下降。不过，最终会落下来，因为所带燃料会慢慢燃尽，灯内空气温度会降低，压强减小，大气压将外部空气压入灯内，使灯的重力增大，当整体的重力大于浮力时，就会降落。
现代气球比孔明灯复杂得多，主要由球囊、加热器和吊篮组成。放飞时，先用鼓风机将球囊吹开，然后点燃加热器，向球囊中吹入热空气，将球囊吹起来后继续对球囊内的空气加热，使球囊内空气温度升高，压强增大，排出一部分后，使总重力小于浮力而升空。当然，现代热气球通常要载人的，必须考虑好安全降落，其实很容易想到，就是减弱加热器的火力，使气球内空气温度降低，压强减小，可能会使热气球体积有所减小，所受浮力增大，但变化不大，主要是外部冷空气被压入球内，使气球的重力增大，当整体的重力大于浮力时，气球就会下降。