Ένα αερόστατο θερμού αέρα είναι αεροσκάφος ελαφρύτερο από τον αέρα το οποίο αποτελείται από έναν σάκο, που ονομάζεται κάλυμμα, το οποίο περιέχει θερμό αέρα. Κάτω από αυτόν κρέμεται η γόνδολα ή καλάθι (και σε ορισμένα αερόστατα μεγάλης απόστασης ή μεγάλου υψομέτρου, μια κάψουλα), το οποίο μεταφέρει επιβάτες και (συνήθως) μια πηγή θέρμανσης, η οποία τις περισσότερες φορές είναι μια ελεύθερη φλόγα. Ο θερμός αέρας μέσα στο κάλυμμα το κάνει ελαφρύ μιας και έχει χαμηλότερη πυκνότητα από τον κρύο αέρα έξω από το κάλυμμα. Όπως συμβαίνει με όλα τα αεροσκάφη, τα αερόστατα θερμού αέρα δεν μπορούν να πετάξουν πέρα από την ατμόσφαιρα. Εν αντιθέσει με τα αερόστατα αερίου, το κάλυμμα δεν χρειάζεται να είναι επισφραγισμένο στο κάτω μέρος, μιας και ο αέρας κοντά το κάτω μέρος του καλύμματος έχει την ίδια πίεση με τον αέρα που το περιβάλει. Στα σύγχρονα αθλητικά αερόστατα το κάλυμμα κατασκευάζεται συνήθως από ύφασμα νάιλον και το άνοιγμα του αεροστάτου (το σημείο πλησιέστερα στην φλόγα) είναι κατασκευασμένο από πυρίμαχα υλικά όπως το Nomex. Τα σύγχρονα αερόστατα κατασκευάζονται σε διάφορα σχήματα, και σε σχήματα διάφορων εμπορικών προϊόντων, αν και το παραδοσιακό σχήμα χρησιμοποιείται για τις περισσότερες μη εμπορικές, αλλά και πολλές εμπορικές, εφαρμογές.
Το αερόστατο θερμού αέρα αποτελεί την πρώτη επιτυχημένη τεχνολογία εναέριας μεταφοράς ανθρώπου. Η πρώτη μη προσδεμένη επανδρωμένη πτήση αεροστάτου θερμού αέρα πραγματοποιήθηκε από τον Ζαν-Φρανσουά Πιλάτρ ντε Ροζιέ και τον Φρανσουά Λοράν του Αρλάντ στις 21 Νοεμβρίου 1783 στο Παρίσι της Γαλλίας, με ένα αερόστατο που κατασκευάστηκε από τους αδελφούς Μονγκολφιέ. Το πρώτο αερόστατο θερμού αέρα που πέταξε στην Αμερική απογειώθηκε από την Φυλακή Γουόλνατ Στριτ της Φιλαδέλφεια στις 9 Ιανουαρίου 1793 από τον Γάλλο αεροναύτη Ζαν-Πιερ Μπλανσάρ.
