열기구는 부력의 원리를 이용해 비행합니다. 뜨거운 공기는 차가운 공기보다 밀도가 낮기 때문에 상승하므로 프로판(propane) 가스를 태워 풍선 내부의 공기를 가열하면 공기의 밀도가 낮아져 상승합니다. 상승하면서 주변의 차가운 공기를 밀어내어 풍선을 들어올리는 상승력 또는 부력을 만들어냅니다.
풍선은 일반적으로 나일론이나 폴리에스터(Polyester)로 만든 부분과, 승객과 조종사가 서 있는 바구니로 구성됩니다. 프로판 버너는 바구니 위에 장착되어 봉투 안의 공기를 가열합니다.
이륙을 위해 조종사는 프로판 버너를 사용하여 풍선 안의 공기가 주변 공기보다 밀도가 낮아질 때까지 가열합니다. 풍선이 부력이 생기면 상승하기 시작합니다. 조종사는 봉투 내부의 공기 온도를 조절하여 풍선의 고도를 제어할 수 있습니다. 상승하고 싶으면 열을 높이고, 하강하고 싶으면 내부의 공기를 식히면 됩니다.
착륙을 위해 풍선 내부의 공기 온도를 서서히 낮추어 풍선이 하강할 수 있도록 합니다. 또한 조종사는 들판이나 공터와 같은 적절한 착륙 지점을 찾아 풍선을 그 지점으로 향하게 하고, 버너를 사용하여 하강 속도를 높이거나 낮춰 착륙을 조정할 수 있습니다.
열기구는 바람에 의존해 움직이기 때문에 비행기나 헬리콥터처럼 방향을 바꿀 수는 없습니다. 하지만 조종사는 열기구의 고도를 조절하여 고도마다 다른 바람의 방향을 이용할 수 있습니다. 상승 또는 하강을 통해 다양한 방향으로 부는 바람의 흐름을 찾기도 합니다.
또한 바구니와 버너를 회전시켜 풍선의 방향을 바꿀 수 있으며, 이는 이동 방향에 약간의 영향을 줄 수 있습니다. 이 기술을 "요잉(yawing,)"이라고 하며, 장애물을 피하거나 바람을 기준으로 열기구의 위치를 조정하는 데 사용할 수 있습니다.
열기구는 동력 항공기와 같은 방식으로 방향을 바꿀 수 없지만, 숙련된 조종사는 고도 제어, 바람의 흐름, 약간의 조정을 조합하여 원하는 착륙 지점으로 열기구를 조종할 수 있습니다.
풍선이 착륙하면 조종사와 승객이 함께 봉투의 공기를 빼고 풍선을 포장하는 작업을 도와줍니다.
