열기구가 하늘로 뜨는 원리는 기체 열팽창과 밀도차이에 기반합니다. 열기구 내부에 가열된 공기는 더 높은 온도와 낮은 밀도를 가지기 때문에 주변 대기보다 가벼워지게 됩니다. 이 때문에 열기구는 주변 대기보다 더 높은 위치로 상승하게 됩니다. 열기구를 상승시키기 위해서는 공기를 가열해야 하며, 대기 상태에 따라서 필요한 공기의 양과 가열하는 방법이 달라질 수 있습니다. 열기구가 내부에 가열된 공기를 주입하면, 공기는 열팽창하면서 열기구를 들어올립니다. 이러한 원리로 인해 열기구는 하늘로 뜰 수 있습니다.