Enligt Archimedes princip är flytkraften på ett föremål i en vätska lika med vikten av vätskan som förskjuts av föremålet. För att en ballong ska flyta måste flytkraften vara större än ballongens vikt och dess innehåll.

När en ballong är fylld med helium tränger helium undan luft, som är tyngre än helium. Detta skapar en skillnad i densitet mellan ballongen och den omgivande luften, vilket resulterar i en nettokraft uppåt som gör att ballongen flyter.

Om en ballong är fylld med ett vakuum finns det ingen gas inuti ballongen för att tränga undan luft. Det betyder att ballongens och dess innehålls densitet är större än densiteten hos den omgivande luften, vilket resulterar i en nettokraft nedåt som gör att ballongen sjunker.