热气球的原理是空气的热胀冷缩。当空气受热膨胀后，比重会变轻而向上升起。热气球上升时，把球囊内的空气加热，空气排出使其变轻，重力小于浮力就可以使气球载重升空；热气球下降时则停止加热，冷空气又进入球囊，气球的重力增加，重力大于浮力时便下降。
现代运动气球通常由尼龙织物制成，开口处用耐火材料制成。热气球从地面升空时，点燃喷灯，将空气加热后从气囊底部开口处充入气囊。升空飞行后，控制喷灯的喷油量操纵气球的上升或下降。
热气球的唯一飞行动力是风。对于环球飞行的热气球来说，必须选择速度和方向都合适的高空气流，并随之运动，才能高效地完成飞行。
