Enligt den ideala gaslagen, när temperaturen på en gas ökar, kommer dess volym också att öka om trycket förblir konstant. I en varm ballong expanderar den uppvärmda luften och blir mindre tät än den kallare luften utanför ballongen. Denna skillnad i densitet skapar en flytkraft som trycker ballongen uppåt. Så länge temperaturen på luften inuti ballongen är högre än temperaturen på uteluften, kommer ballongen att fortsätta att stiga. Om temperaturen i och utanför ballongen är lika, kommer den varken att stiga eller sjunka (neutralt flytande). Omvänt, om temperaturen inuti ballongen sjunker under yttertemperaturen, kommer ballongen att börja sjunka.
Det är denna princip som gör att luftballonger kan flyga. Genom att kontrollera temperaturen på luften inuti ballongen kan piloter bestämma ballongens höjd och färdriktning. Uppvärmning av luften gör att ballongen stiger, medan kylning av luften gör att den sjunker. Brännaren på en varmluftsballong övervakar hela tiden temperaturen inuti ballongen och justerar värmen därefter för att bibehålla önskad höjd.
