熱氣球是利用加熱的空氣或某些氣體比如氫氣或氦氣的密度低于氣球外的空氣密度以產生浮力飛行。熱氣球主要通過自帶的機載加熱器來調整氣囊中空氣的溫度，從而達到控制氣球升降的目的。熱氣球的基本原理是熱脹冷縮。當空氣受熱膨脹后，比重會變輕而向上升起。

熱氣球的構成

熱氣球，更嚴格的講應叫做密封熱氣球，由球囊、吊籃和加熱裝置三部分構成。球皮是由強化尼龍制成的（有的熱氣球是由滌綸制成的）。盡管它的質量很輕，但卻極結實，球囊是不透氣的。

體積

標準的熱氣球的體積分為幾個級別：七級球體積為2000-- 2400立方米；八級球體積為2400-3000立方米；九級球體積為3000--4000立方米；十級球體積為4000--6000立方米；異型球，目前國內唯一一只熊貓熱氣球，球體積為2300立方米。

熱氣球的唯一飛行動力是風。對于環球飛行的熱氣球來說， 必須選擇速度和方向都合適的高空氣流，并隨之運動，才能高效地完成飛行。就象作環球旅行時需要不停地換飛機一樣，熱氣球需要搭乘不同的氣流，“換氣流”時飛行員所要作的就是調整高度，熱氣球的高度通常要達到十幾千米。

影響熱氣球環球飛行的最大因素就是氣候。每年的12月和1月，北半球高空流的流速達到一年中的峰值，最快可達每小時400公里，所以飛行者們通常選擇冬季作環球嘗試飛行。