有探空气球和科学气球两种。探空气球是充以氢气的橡胶薄膜气球，可上升到30千米高空。科学气球是以氢气、氦气或热空气所产生的浮力升空的聚乙烯或聚酯薄膜气球，它的最大体积达几十万到几百万立方米，载重量达几百千克到几千千克，最高可上升到近50千米高空，可随风飘移几天至数月之久。

法国人L.泰斯朗德博尔^[注]于1892～1902年，利用探空气球探测到14千米的大气，第一次发现大气温度不是一直向上递减的，12千米以上出现温度随高度变化不大的平流层。世界普遍利用探空气球携带传感器和遥测发射机测量大气温度、压力和湿度。测量大气温度的元件通常用的是双金属片或热敏电阻。测量气压的传感器一般用真空、密封的金属膜盒或沸点气压计。湿度计一般用肠衣膜制成。气球的位置用光学经纬仪或雷达测定，由气球的位置还可以推算大气风。利用巨大的科学气球能研究大气风场、温度场、重力波、湍流、大气成分和电场等，也可进行高能物理和空间天文方面的研究。