热气球的基本原理是热胀冷缩，当空气受热膨胀后，比重会变轻而向上升起。热气球是利用加热的空气或某些气体比如氢气或氦气的密度低于气球外的空气密度以产生浮力飞行。热气球主要通过自带的机载加热器来调整气囊中空气的温度，从而达到控制气球升降的目的。
气球升空的原理简单地说就是：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。
热气球主要由一个巨大的气囊和一个用于装载人员或物品的吊篮以及用于加热空气的燃烧器组成。燃烧器将燃烧加热的空气由气囊下部的端口喷入气囊，热空气聚集在气囊中产生升力，使气球拖起吊篮一同升空。
一天中太阳刚刚升起时或太阳下山前一二个小时，是热气球飞行的最佳时间，因为此时的风通常很平静，气流也很稳定。大风、大雾都不利于热气球的飞行。按照规定，风速小于6米/秒，能见度大于1.5公里，而且飞行空域内无降水，才可以自由飞。
热气球没有动力系统，在空中是随风而行。但是，由于风在不同的高度有不同的方向和速度，驾驶员可以根据飞行需要的方向选择适当的高度。
