热气球上升的原因是热胀冷缩。热气球里面有一个燃烧器，在起飞之前会向球囊里喷火，加热球囊内部空气。空气受热膨胀后，比重会变轻而向上升起。球囊内空气被加热后密度变小，质量轻于球囊外相同体积的冷空气，于是球囊产生浮力而升空。
用热空气作为浮升气体的气球。在气囊底部有供冷空气加热用的大开口和吊篮。空气加热后密度减小，温度达100℃时密度约为0.95kg/m3，是空气的1/1.3，因此升空不高。现代热气球在吊篮中安装有简单的飞行仪表、燃料罐和喷灯等设备。从地面升空时，点燃喷灯，将空气加热后从气囊底部开口处充入气囊。
国际航空联合会曾将热气球列为最安全的飞行器。单从数据上看，热气球的安全系数也是相当高的。据了解，全世界约有2万个热气球，在欧美等发达国家，热气球更是一项热门的运动，几乎每天都有热气球比赛或活动。随着热气球运动的发展，科技元素也不断地加入热气球运动中，反映在所采用的热气球器具、飞行员的理论实战培训等都有了质的飞跃。
影响热气球环球飞行的最大因素就是气候。每年的12月和1月，北半球高空流的流速达到一年中的峰值，最快可达每小时400公里，所以飞行者们通常选择冬季作环球尝试飞行。
