熱氣球的原理是：利用加熱的空氣或某些氣體，如氫氣或氦氣的密度低於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。其基本原理是熱脹冷縮，當空氣受熱膨脹後，比重會變輕而向上升起。熱氣球唯一的飛行動力是風，一天中太陽剛剛升起時或太陽下山前一兩個小時，是熱氣球飛行的最佳時間，因爲此時的風通常很平靜，氣流也很穩定。熱氣球的燃料通常是丙烷或液化氣，氣瓶固定在吊籃內。當火點燃時，火焰有2-3米高，併發出巨大的響聲。
熱氣球的升空和下降是通過控制氣囊內的空氣溫度來實現的。當氣囊內的空氣溫度升高時，氣體的密度會變小，從而產生向上的浮力，使熱氣球升空。當氣囊內的空氣溫度降低時，氣體的密度會增加，浮力減小，熱氣球就會下降。因此，通過調整加熱器的溫度，可以控制熱氣球的升降高度。