Wanneer de lucht in een heteluchtballon wordt verwarmd, zet deze uit. Dit komt omdat de luchtmoleculen sneller bewegen als ze worden verwarmd, en dus meer ruimte innemen. Naarmate de lucht uitzet, wordt deze minder dicht dan de koelere lucht buiten de ballon. Dit verschil in dichtheid creëert een kracht die drijfvermogen wordt genoemd en die de ballon naar boven duwt.

Drijfvermogen is een kracht die wordt uitgeoefend op een voorwerp dat geheel of gedeeltelijk in een vloeistof is ondergedompeld. De grootte van de opwaartse kracht is gelijk aan het gewicht van de vloeistof die door het object wordt verplaatst. In het geval van een heteluchtballon is de verplaatste vloeistof de koelere lucht buiten de ballon.

Hoe groter het verschil in dichtheid tussen de lucht binnen en buiten de ballon, hoe groter de opwaartse kracht zal zijn. Daarom stijgen heteluchtballonnen sneller op als het temperatuurverschil groter is.

Naast het verschil in dichtheid draagt ​​ook de vorm van een heteluchtballon bij aan het vermogen om op te stijgen. De ballon heeft de vorm van een bol, wat de meest aerodynamische vorm is. Dit betekent dat de ballon minder weerstand ondervindt terwijl hij door de lucht beweegt.

De combinatie van drijfvermogen en aerodynamisch ontwerp zorgt ervoor dat heteluchtballonnen de lucht in kunnen stijgen.