En luftballong är en luftfarkost lättare än luften och utan framdrivning, en så kallad aerostat. Dess lyftkraft följer Arkimedes princip. Det finns två bastyper – montgolfière (varmluftsballong) och charlière (gasballong) – och en hybridtyp rozière som fanns redan 1785 men har återuppstått i våra dagar i samband med sådana rekordförsök som jorden-runt-färder.
Den första bemannade flygningen ägde rum 21 november 1783. Det var två bröder vid namn Montgolfier från Frankrike som konstruerade den första bemannade varmluftsballongen, redan tidigare samma år konstruerade den franska vetenskapsmannen Jacques Charles som byggde den första gasballongen, och 1 december 1783 genomförde han en första lyckad bemannad flygning.
Eftersom ballongerna flyger i vindens riktning är styrmöjligheterna begränsade till att utnyttja att vinden vanligen har olika riktning på olika höjder och över olika platser, främst beroende på topografin och solens olika uppvärmning av marken. Vid svaga vindar kan vindarnas riktning variera kraftigt dels lokalt och dels med höjden. Vid starkare vindar kan ballongfararna utnyttja att Corioliseffekten ökar med höjden. På låg höjd motverkas Corioliseffekten av luftens friktion mot marken. Om man bortser från frontområden med komplicerade vindförhållanden gör detta att vinden vrider åt höger med ökande höjd (på norra halvklotet).
Varmluftsballonger är fyllda med luft som värms upp av en brännare till erforderlig temperatur för att ballongen ska lyfta. Den temperatur som behövs beror på hur varmt det är ute samt vilken vikt som ska lyftas. Ballongens lyftkraft blir större med den ökade temperaturskillnaden mellan luften i ballongen och utanför. I en sådan regleras flyghöjden med temperaturen och lyftkraften är 2–3 N/m3.
Gasballonger är idag fyllda med helium, medan man på 1800-talet ibland även använde stadsgas (lysgas) eller vätgas. Deras flyghöjd regleras med gas- eller ballastutsläpp (oftast sand eller vatten). Lyftkraften för vätgas är ~7,5 N/m3.
I Sverige ser man luftballonger i princip bara på sommaren. Vid Trollsjön utanför Tierp är det däremot möjligt året runt.