Der Heißluftballon besteht aus drei wesentlichen Teilen: der Hülle, dem Brenner und dem Korb. Alle drei Komponenten arbeiten zusammen und erlauben dem Piloten in die Luft aufzusteigen. Die Hülle besteht zumeist aus polyurethanbeschichtetem Nylon mit Ripstop-Gewebe, das gleiche Material, das auch für Fallschirme verwendet wird. Der Stoff ist nicht nur relativ leicht und reißfest, er ist auch besonders temperaturbeständig bis 110 Grad Celsius.

Der Brenner ist das Herzstück des Systems. Er wird mit Propangas gespeist und kann enorme Hitze erzeugen. Der Heißluftballon nutzt das Konzept, dass heiße Luft aufsteigt. Der Brenner ist direkt unter der Hülle positioniert und sorgt für heiße Luft im Inneren der Hülle. Die im Balloninneren „gefangene” heiße Luft ist leichter als die Luft um den Ballon herum.

Die Ballonhülle füllt sich und lässt den Ballon letztendlich bei genügend Tragkraft aufsteigen. Zum Sinken bringt man den Heißluftballon durch ein Ventil oben in der Ballonhülle, das geöffnet werden kann, um die heiße Luft hinauszulassen. Der Korb des Heißluftballons, der die Passagiere oder die Fracht sicher hält, ist normalerweise aus Weidengeflecht gemacht, da es leicht und langlebig ist. Ballonfahren kann durchaus knifflig sein. Auf- und Absteigen kann durch den Brenner und Ventile leicht kontrolliert werden. Aber die Bewegung des Ballons in bestimmte Richtungen verlangt eine Menge mehr an Fähigkeiten. Ballonpiloten sind in der Lage, Windströmungen zu erhaschen, die es ihnen erlauben, in verschiedene Richtungen zu fahren.

Die Piloten machen „das Unlenkbare lenkbar.” Das ist besonders wichtig, denn Heißluftballone haben die Eigenschaft mit dem Wind zu fahren. Eine Beeinflussung der Fahrtrichtung ist nicht möglich und somit der Landeort meist ungewiss.