簡單來說是透過控制熱氣球“氣囊”中的熱氣溫度，實現控制上升和下降的 。在氣囊開口處，有一個“噴火”裝置，噴火時，氣囊中溫度升高，氣球上浮；不噴火時，氣囊中的熱空氣逐漸冷卻，氣球下沉。熱氣球的升和降與球體內氣溫有關，球體內氣溫高，氣球重力減小，小於浮力時，氣球就上升，球體內空氣溫度下降，球體產生的浮力小於球度體自身重量和載重，氣球就開始下降。球囊內空氣被加熱後密度變小，質量輕於球囊外相同體積的冷空氣，於是球囊產生浮力而升空。相反，要讓熱氣球降落，逐步關閉燃燒器，讓氣球內空氣冷卻即可下落。

具體的物理原理是：熱氣球飛行是根據熱空氣密度比冷空氣密度小，相同體積熱空氣比冷空氣輕而產生浮力的原理。把球囊內的空氣加熱,使其變輕產生浮力,就可以使氣球載重升空。用開燃燒開關的間隔時間長短，調整球囊溫度（氣體密度）來控制熱氣球的上升和下降；利用不同高度層的風向來控制和調整自己的前進方向；利用熱空氣密度小於冷空氣的密度,因此能浮在冷空氣上.只要改變熱空氣的溫度 就能實現上浮、下降和懸浮.熱氣球--熱空氣密度小於冷空氣的密度 因此能浮在冷空氣上 只要改變熱空氣的溫度 就能實現上浮、下降和懸浮。

熱氣球是十八世紀法國造紙商孟格菲兄弟在歐洲發明。他們的想法是來自在火爐中燃燒的碎紙屑。透過燃燒器將球囊內的空氣加熱，使球囊內部的空氣密度變小，從而產生浮力，使熱氣球升空。

熱氣球飛行是根據熱空氣密度比冷空氣密度小，相同體積熱空氣比冷空氣輕而產生浮力的原理。

上升時：把球囊內的空氣加熱，空氣排出使其變輕，重力小於浮力就可以使氣球載重升空;

下降時：則停止加熱，冷空氣又進入球囊，氣球的重力增加，重力大於浮力時便下降。

總的來說就是透過改變熱氣球的重力大小。

物體的浮沉取決於物體受到的浮力和重力，熱氣球也是這樣，當受到的浮力大於重力時就可以上升，當受到的浮力小於重力時就會下降。

最早的熱氣球應該是中國的孔明燈，孔明燈用竹篾紮成框架，除底部之外都用紙糊起來。放飛時，點燃下部懸掛的燃料盤中的松脂，加熱燈內的空氣，使燈內空氣溫度升高，壓強增大，就會將一部分空氣排出，使自身重力減小，當整體的重力小於浮力時，就騰空而起。孔明燈據說曾被用來傳遞軍事訊號，還被當作祈願燈，更多的是一種娛樂活動，基本是一次性的，只考慮如何升空，沒有如何下降。不過，最終會落下來，因為所帶燃料會慢慢燃盡，燈內空氣溫度會降低，壓強減小，大氣壓將外部空氣壓入燈內，使燈的重力增大，當整體的重力大於浮力時，就會降落。

現代氣球比孔明燈複雜得多，主要由球囊、加熱器和吊籃組成。放飛時，先用鼓風機將球囊吹開，然後點燃加熱器，向球囊中吹入熱空氣，將球囊吹起來後繼續對球囊內的空氣加熱，使球囊內空氣溫度升高，壓強增大，排出一部分後，使總重力小於浮力而升空。當然，現代熱氣球通常要載人的，必須考慮好安全降落，其實很容易想到，就是減弱加熱器的火力，使氣球內空氣溫度降低，壓強減小，可能會使熱氣球體積有所減小，所受浮力增大，但變化不大，主要是外部冷空氣被壓入球內，使氣球的重力增大，當整體的重力大於浮力時，氣球就會下降。

熱氣球飛行是根據熱空氣密度比冷空氣密度小，相同體積熱空氣比冷空氣輕而產生浮力的原理。把球囊內的空氣加熱,使其變輕產生浮力,就可以使氣球載重升空。用開燃燒開關的間隔時間長短，調整球囊溫度（氣體密度）來控制熱氣球的上升和下降；利用不同高度層的風向來控制和調整自己的前進方向；熱氣球不能主動改變方向，它的飛行速度與風速相同