Balões de ar quente são baseados em um princípio de Arquimedes muito simples o ar mais quente sobe mais que o ar frio, o ar quente é mais leve que o ar frio, porque ele tem menos massa por  volume. Um pé cubico de ar pesa aproximadamente 28 gramas e se você aquece este ar a 37,8ºC, ele pesara em torno de 7 gramas a menos, portanto, cada pé cúbico de ar contido em um balão de ar quente pode elevar em torno de 7 gramas, se isso parece pouco,  é o porquê dos balões de ar quente serem tão grandes para suspender 453,6 kg. você precisa de aproximadamente 1840,8 m³de ar quente!

Para manter o balão subindo, você precisa de uma maneira para aquecer o ar, balões de ar quente fazem isto com um queimador posicionado sob o envelope do balão, quando o ar no balão esfria, o piloto pode reaquecê-lo acionando o queimador, uma forma engenhosa de princípios científicos básicos,vejamos então  o que faz estes balões subirem no ar, e como os balões permitem ao piloto controlar a altitude e velocidade.

Você ficará fascinado pela bela simplicidade destas primeiras máquinas de voar!
Balões de ar quente modernos aquecem o ar queimando propano, que é armazenado em forma líquida comprimida, em cilindros leves posicionados na cesta do balão, a mangueira de entrada desce ao fundo do cilindro para que ele possa expelir o líquido.
Devido ao fato do propano ser comprimido nos cilindros, vai para a serpentina através das mangueiras, a serpentina de aquecimento é simplesmente um tubo de aço disposto na forma de uma mola ao redor do queimador, quando o balonista abre a valvula do maçarico  o propano flui inicialmente na forma líquida e transforma-se em vapor após a passagem pela serpentina que é aceso por uma luz piloto. Isto muda o propano de líquido para gás, antes que seja aceso e este gás cria uma chama mais poderosa e mais eficiente no consumo de combustível.
O envelope é feito de longos gomos de náilon com resinagem anti-chama interno e resinagem a base de silicone para impermeabilizar externamente, emendados com costura dupla. Os tecidos de náilon, que se estendem da base do envelope ao topo, são feitos de um número de painéis menores esse material é muito apropriado para balôes  pela sua levesa e  resistecia, além de suportar as altas temperaturas, boca é de outro material (metaramida) à prova de fogo, para evitar que a chama inflame, entre a boca e o maçarico fica o scoop que proteje a chama.
O ar quente não escapará do envelope porque a flutuabilidade o mantém subindo. Se o piloto continuamente aquecer o maçarico, o balão continuará a subir. Há uma altitude limite superior, já que eventualmente o ar se torna tão rarefeito que o empuxo (força de flutuação) fica fraco demais para suspender o balão, o empuxo é igual ao peso do ar deslocado pelo balão, assim um balão com envelope maior geralmente terá um limite de altitude superior ao de um balão menor.

A maioria dos balões de ar quente usam uma cesta de vime para o compartimento dos passageiros pois o mesmo além de ser  resistente é flexível e leve e relativamente barato e sua flexibilidade ajuda nos pousos do balão em uma cesta feita de um material mais rígido, os passageiros iriam sentir-se afetados pela força do impacto, o vime flexiona um pouco, absorvendo parte da energia.