5 июня 1783 года в Анноне бумажный шар, наполненный горячим воздухом, поднялся на высоту около 1800 метров и пролетел более двух километров. Так братья Жозеф-Мишель и Жак-Этьенн Монгольфье провели первый успешный публичный эксперимент с аэростатом. Уже 21 ноября того же года в Париже состоялся первый свободный полет с людьми на борту — химик Жан-Франсуа Пилатр де Розье и маркиз Франсуа д’Арланд пролетели над городом на монгольфьере.
Эксперименты стали возможны благодаря исследованиям свойств газов, проводившимся в XVIII веке. Братья Монгольфье, владельцы бумажной мануфактуры, заинтересовались вопросом подъема в воздух после чтения трудов Джозефа Пристли о различных видах воздуха. Они обнаружили, что нагретый дым поднимает легкие оболочки, и начали эксперименты с тканевыми шарами. Первые испытания проводились в закрытом помещении, но уже в апреле 1783 года они запустили шар на открытом воздухе. Параллельно с Монгольфье работу над аэростатом вел физик Жак Шарль. В отличие от братьев, использовавших горячий воздух, он наполнял шар водородом, открытым Генри Кавендишем в 1766 году. 27 августа 1783 года шар Шарля поднялся с Марсова поля в Париже и пролетел около 25 километров, приземлившись в деревне Гонесс — полет доказал преимущество водорода перед горячим воздухом — шар Шарля летел дольше и дальше.
Первые полеты стали сенсацией не только во Франции — известия о них распространились по всей Европе. Газеты публиковали подробные отчеты, а художники запечатлевали события в гравюрах. Король Людовик XVI лично присутствовал на демонстрациях, а французская академия наук создала комиссию для изучения изобретения.
В 1804 году Жозеф Луи Гей-Люссак поднялся на аэростате на высоту более 7000 метров, исследуя состав атмосферы. В Англии сэр Джордж Кэйли, основоположник аэродинамики, начал разработку управляемых летательных аппаратов, вдохновленный успехами французов. При этом воздухоплавание быстро превратилось из научного эксперимента в инструмент пропаганды. В 1784 году воздушные шары начали применять в военных целях — для разведки и связи. Во время революции аэростаты использовались при осаде Майнца в 1793 году.
Воздушные шары оставались популярным мотивом в литературе и искусстве. Жюль Верн в романе «Пять недель на воздушном шаре» (1863) описал путешествие по Африке на аэростате, а Эдгар Аллан По в рассказе «Необыкновенное приключение некоего Ганса Пфааля» (1835) использовал тему полета для создания нового фантастического сюжета.