Secondo il principio di Archimede, la forza di galleggiamento su un oggetto in un fluido è uguale al peso del fluido spostato dall'oggetto. Perché un palloncino possa galleggiare, la forza di galleggiamento deve essere maggiore del peso del palloncino e del suo contenuto.

Quando un palloncino è pieno di elio, l'elio sposta l'aria, che è più pesante dell'elio. Ciò crea una differenza di densità tra il palloncino e l'aria circostante, che si traduce in una forza netta verso l'alto che fa galleggiare il palloncino.

Se un palloncino è riempito con il vuoto, non c'è gas al suo interno per spostare l'aria. Ciò significa che la densità del palloncino e del suo contenuto è maggiore della densità dell'aria circostante, risultando in una forza netta verso il basso che farà affondare il palloncino.