Vremenski balon je znanstveni instrument, ki se uporablja za zbiranje podatkov o atmosferskih vremenskih razmerah. Nekateri ljudje te balone imenujejo tudi “zvočni baloni”, ker zajemajo sondiranje ozračja. Ti podatki se uporabljajo za napovedovanje vremena in za spremljanje splošnih vremenskih trendov. Številne agencije po vsem svetu dnevno sproščajo vremenske balone, zbrane informacije pa si na splošno delijo v interesu znanstvenega sodelovanja.
Osnovni vremenski balon bo zbiral informacije o temperaturi okolja, atmosferskem tlaku in vlažnosti. Običajno se te informacije zbirajo med vzponom balona in med lebdenjem na višini. Podatki se s transponderji pošljejo nazaj na Zemljo. Ta vrsta balona se lahko uporablja tudi za zbiranje informacij o hitrosti in vzorcih vetra s prenosom njegove geografske lokacije nazaj na Zemljo.
Paket instrumentov v vremenskem balonu se imenuje radiosonda. Najzgodnejše radiosonde so se pojavile v tridesetih letih prejšnjega stoletja v Rusiji in tudi drugi narodi so hitro sprejeli tehnologijo. Na splošno je radijska sonda zasnovana za večkratno uporabo in bo pridobljena, ko se vrne na Zemljo. Občasno se paketi instrumentov izgubijo, vendar so podatki, ki so jih zbrali med letom, že poslani nazaj na Zemljo. Radiosonde se lahko v nekaterih primerih spustijo tudi iz letal, namesto da bi jih dvignili na balon.
Telo vremenskega balona je običajno izdelano iz lateksa ali podobnega fleksibilnega materiala. Napihnjen je z vodikom ali helijem, pri čemer se uporabljajo različne ravni plina, odvisno od tega, kako visoko gre balon. Radiosonda je obešena na balon na trdni vrvi ali vrvi, podobno kot košara balona na vroč zrak. Ko balon doseže določeno višino, eksplodira in padalo se sproži, da nežno pristane radiosondo nazaj na Zemljo. Znanstveniki sledijo njegovemu pozicionirnemu signalu, da ga po možnosti pridobijo.
Večina organizacij za spremljanje vremena sprošča vremenske balone vsaj dvakrat na dan, včasih pa tudi pogosteje. Pogoste objave se uporabljajo, ko se vremenske razmere hitro spreminjajo, kar kaže na potrebo po več podatkih iz ozračja. Zbrani podatki običajno dopolnjujejo druge oblike meteorološkega opazovanja, kot so vremenski sateliti in opazovanje tal, kar ustvarja popolno sliko o vremenskih razmerah za znanstvenike. Vremenske postaje vodijo obsežne evidence svojih vremenskih balonov, kar znanstvenikom omogoča preučevanje vremenskih vzorcev v več desetletjih.