L'idea venne a Joseph-Michel Montgolfier osservando un lenzuolo che si asciugava sul fuoco, gonfiandosi e creando un effetto plastico. Mentre il fratello maggiore Jacques-Étienne si occupava della fabbrica di famiglia (tra i più innovativi stabilimenti per la carta dell'epoca), Joseph condusse i propri esperimenti tra le mura domestiche, riuscendo nel 1782 a costruire il primo prototipo. Si trattava di un pallone di tela gonfiato da una camera di combustione, alimentata con la carta, che andò a sbattere contro il soffitto.
I suoi toni entusiastici convinsero il fratello maggiore a supportarlo nell'impresa, che segnò una svolta con il tentativo di dicembre del 1782, in cui venne utilizzata una mongolfiera in grado di restare in aria per 2 km. I tempi erano maturi per mostrare l'invenzione in pubblico. La dimostrazione avvenne il 4 giugno dell'anno seguente 241 anni fa ad Annonay, con un aerostato di 790 metri cubi che venne fatto volare per 10 minuti, ad un'altezza di 2000 metri.
Per volere di re Luigi XVI, i Montgolfier replicarono l'esperimento a Versailles, col proposito di provare a trasportare esseri umani, poi sostituiti da tre animali (un'anatra, un gallo e una pecora). Il test fu completato regolarmente, con i tre passeggeri atterrati sani e salvi. Un mese dopo avvenne il primo volo con equipaggio umano, composto da Pilâtre de Rozier e dal marchese d'Arlandes, che planarono per 9 km sui tetti di Parigi.
Qualche anno dopo, tuttavia, il sistema ad aria calda dei Montgolfier risultò superato dagli aerostati a idrogeno realizzati da Jacques Charles e i fratelli Robert.
