열기구는 가열된 공기의 밀도 차이를 이용하여 상승합니다. 열기구 안의 공기를 가열하여 공기의 밀도를 줄이고, 외부의 공기와 밀도 차이를 만들어 중력보다 더 가볍게 만들어 올라갑니다. 방향 전환은 공기의 방향과 속도를 조절함으로써 이루어지며, 착륙은 열기구 안의 공기를 방출하여 중력과 저항의 힘을 이용하여 땅에 착륙합니다. 이러한 원리로 열기구는 하늘을 자유롭게 비행할 수 있습니다.
열기구 내부에 열을 가하면 열기구 안의 공기 운동이 활발해져 기구 내의 공기밀도가 작아져 열기구가 위로 상승하고, 열기구가 위로 많이 상승하면 열기구 내에 버너의 불을 조절하여 내부의 온도를 낮춰 기구내의 공기밀도를 증가시켜 아래로 강하하게 하는 원리를 이용한 것이 열기구가 뜨고 내리게 되는 과학적인 원리이다.
