Quando l'aria all'interno di una mongolfiera viene riscaldata, si espande. Questo perché le molecole dell'aria si muovono più velocemente quando vengono riscaldate e quindi occupano più spazio. Man mano che l'aria si espande, diventa meno densa dell'aria più fredda all'esterno del pallone. Questa differenza di densità crea una forza chiamata galleggiabilità, che spinge il palloncino verso l'alto.

La galleggiabilità è una forza esercitata su un oggetto parzialmente o completamente immerso in un fluido. L'entità della forza di galleggiamento è uguale al peso del fluido spostato dall'oggetto. Nel caso di una mongolfiera, il fluido spostato è l'aria più fredda all'esterno del pallone.

Maggiore è la differenza di densità tra l'aria all'interno e all'esterno del pallone, maggiore sarà la forza di galleggiamento. Questo è il motivo per cui le mongolfiere salgono più velocemente quando la differenza di temperatura è maggiore.

Oltre alla differenza di densità, anche la forma di una mongolfiera contribuisce alla sua capacità di salire. Il palloncino ha la forma di una sfera, che è la forma più aerodinamica. Ciò significa che il palloncino subisce meno resistenza mentre si muove nell'aria.

La combinazione di galleggiabilità e design aerodinamico consente alle mongolfiere di sollevarsi nel cielo.