Koncept balona na vroč zrak že stoletja navdušuje znanstvenike in špekulante z uporabo proizvedene toplote za zajemanje naraščajočega zraka v ovoju materiala. Baloni na vroč zrak so bili ena prvih metod letenja, ki so jo ustvarili ljudje. Čeprav se njihova dokumentirana zgodovina običajno začne šele v 18. stoletju, nekateri dokazi kažejo, da so bili baloni v glavah ljudi tisoče let.
Kitajska si na splošno pripisuje zasluge, da je prva uporabila to tehnologijo. Ogret zrak je lažji od hladnega zraka, zato se bo naprava, na katero je pritrjen, dvignila, če je dovolj ovojnice, ki ujame zrak. V 3. stoletju so bile majhne brezpilotne različice toplozračnih balonov, imenovane luči Kongming, uporabljene kot signalne naprave med stalnimi vojaškimi akcijami tistega časa. Te luči so kasneje postale tradicionalne na nekaterih kitajskih festivalih.
Več balonarjev in zgodovinarjev je domnevalo, da bi lahko Indijanci Nazca v Peruju uporabili tehnologijo balonov na vroč zrak, da bi jim pomagali pri izdelavi znamenitih risb črt Nazca. Z uporabo samo tehnologije, ki je bila na voljo Nazcam iz 6. stoletja, sta dva balonarja zgradila ogromen balon, ki je lahko letel. Čeprav ni bilo odkritih nobenih dokazov, ki bi nakazovali, da so ljudje iz Nazce leteli v balonih, je test pokazal, da je to zagotovo mogoče.
Zgodovina sodobnega balonarstva se začne na Portugalskem leta 1783, ko je duhovnik portugalskemu dvoru pokazal svoj majhen delujoči model balona. Nekaj mesecev pozneje, septembra 1783, je znanstvenik Jean-Francois Pilatre de Rozier izvedel prvi obsežni preizkus z balonom in v let izstrelil najverjetneje presenečeno ovco, raco in petelina, preden je balon strmoglavil na tla. Tega leta sta brata Joseph-Michel in Jacques-Etienne Montgolfier prikazala prvi let s posadko v Parizu.
Baloniranje se je hitro uveljavilo kot tekmovalni šport med navijači, s poskusi postavljanja rekordov razdalje in višine. Leta 1785 je čez Rokavski preliv preletel balon s posadko, na katerem sta bila Jean Pierre Blanchard in John Jefferies, eden prvih ameriških balonarjev. Jean-Francois Pilatre de Rozier bi umrl pozneje istega leta v podobnem poskusu. 7. januarja 1793 je Blanchard postal tudi prvi, ki je upravljal z baloni na vroč zrak v Ameriki.
Kot vojaško orodje so bili baloni na vroč zrak uporabljeni kot vohunska vozila med francosko revolucijo v bitki pri Fleurusu. Zaposleni so bili tudi med ameriško državljansko vojno v 19. stoletju. Od izuma krilnih letal so baloni izpadli iz vojaške uporabe, hkrati pa so ohranili priljubljenost kot hobističen šport.
Po Blanchardovem delu so sodobni balonarji postavili več novih rekordov. Leta 1932 je znanstvenik po imenu Auguste Piccard poletel z balonom na vroč zrak na višino več kot 52,000 ft (15.8 km) v prvem letu, ki je dosegel stratosfero. Po številnih neuspelih poskusih so Ben Abruzzo, Maxie Anderson in Larry Newman postali prvi ljudje, ki so leta 1978 prečkali Atlantski ocean z balonom. Leta 1991 se je zgodil najdaljši let z balonom, ki sta ga pilotirala Per Lindstrand in milijarder Richard Branson, in prečkalo 476,710 milj (7671.91 km).
Baloni na vroč zrak so bili prvi uspešen poskus ljudi, da segajo nad našo znano površino. Medtem ko kasnejša letalska tehnologija ni imela veliko opraviti z znanostjo, ki stoji za baloni na vroč zrak, so sanje o poletu dale resnično možnost zaradi njihovega uspeha. Poleti z balonom so danes še vedno pravi čudež, pri čemer je dosledna ponavljajoča se podoba lepote in spokojnosti slika balonov na vroč zrak, raztresenih po popolnem nebu.