空氣是有質量的物質。相同體積的空氣，溫度不同，它們的密度、質量也不同。這就像水和冰，水結成冰后密度變小。把冰塊按入水底，它總漂上來，就是因為冰比水密度小的緣故。氣球升空的原理簡單地說就是：球囊內空氣被加熱后密度變小，質量輕于球囊外相同體積的冷空氣，于是球囊產生浮力而升空（像冰塊在水中上浮一樣）。對航空器而言，我們把這一浮力叫做升力。比如一個標準的AX—7級的熱氣球，它的球囊體積為2180立方米（77000英尺3），在海平面氣溫15℃時，該球囊內空氣總質量為2670公斤。燃燒器將球囊內空氣加溫時，囊內空氣膨脹，密度變小，膨脹后多余的空氣從氣球底口排出。囊內2180立方米的熱空氣達到100℃時，質量變為2070公斤，比相同體積的冷空氣（15℃）輕了600公斤，此時氣球產生了600公斤的升力。如果氣球飛行總質量小于600公斤，氣球就可以上升了。