1783年11月，法国蒙哥菲埃尔兄弟俩首先发明了热气球，并实现了世界上第一次载人飞行。蒙氏兄弟发现，热空气比空气轻，并且会自动上升。于是，他们把热空气用大气球密封起来，并让一部分空气从球底部的口排出，当热气球内的气体重量加上设备的总重小于热气球排开的空气重量时，热气球就会在空气的浮力作用下上升。
载人热气球通常包括球体、吊篮、加热器和地面鼓风机等部分。球体是直径很大的气囊，用尼龙等人造纤维材料制成，而且这种材料事先用多层涂料处理，不会漏气。球体底部的进气口，靠火焰最近，用耐高温和能阻止燃烧的材料制作。
球体通过尼龙绳和不锈钢丝绳与安放实验器材、燃料和载人的吊篮相连。加热器在吊篮上方紧对球体进气口的地方。
热气球起飞时先由地面鼓风机向球体内鼓风。当球体内快被空气充满时，由加热器加热球内的空气，从而产生浮力带动吊篮升空。加热器通常还有应急喷嘴，当热气球急需爬升越过地面障碍物时，打开应急开关，火焰会马上加大，使热气球急速上升。