Montgolfier testvérek, Joseph-Michel Montgolfier és Jacques-Étienne Montgololier, közül Joseph-Michel volt az, aki először érdeklődött a repülés iránt; már 1775-ben ejtőernyőket épített, egyszer pedig kiugrott a családi házból. Először gondolt gépek építésére, amikor megfigyelte, hogy a tűzön száradó ruhanemű véletlenül zsebeket képez, amelyek felfelé gomolyognak. Joseph 1782 novemberében végezte első kísérleteit, miközben Avignonban élt. Néhány évvel később beszámolt arról, hogy egy este a tüzet nézte, miközben a nap egyik nagy katonai kérdésén gondolkodott – a gibraltári erőd elleni támadáson, amely tengerről és szárazföldről egyaránt bevehetetlennek bizonyult. Joseph azon töprengett, hogy egy légi támadás lehetőségét hajtotta végre, ugyanazzal az erővel felemelt csapatokkal, mint a parazsat a tűzről. Úgy vélte, hogy a füst maga a felhajtó rész, és egy speciális gázt tartalmaz, amelyet „Montgolfier-gáznak” nevezett.
Joseph ezután egy 1 × 1 × 1,3 méteres, dobozszerű kamrát épített nagyon vékony fából, és az oldalát és a tetejét könnyű taftszövettel borította be. Összegyűrte és meggyújtott egy kis papírt a doboz alja alatt. A csapda gyorsan felemelkedett az állványról, és a mennyezetnek ütközött.
Joseph a bátyját toborozta a ballonépítéshez, és ezt írta neki: „Gyorsan vegyen be egy készlet taftot és zsinórt, és meglátja a világ egyik legcsodálatosabb látványát.” A két testvér egy hasonló eszközt épített. 1782. december 14-én hajtották végre az első próbarepülést, gyapjúval és szénával világítottak, és az emelőerő akkora volt, hogy elvesztették az uralmat a hajójuk felett. Az eszköz csaknem két kilométert lebegett, és leszállás után a járókelők miatt megsemmisült.
Nyilvános bemutatóra és találmányának érvényesítésére a testvérek földgömb alakú léggömböt építettek zsákvászonból, amelyen belül három vékony papírréteg volt megfeszítve. A ballon közel 790 m³ levegőt tartalmazhatott, és 225 kg volt. Négy darabból (a kupola és három oldalsó szalag) épült, és 1800 gomb tartotta össze. A ballon külsejét megerősítő zsinórháló borította.
1783. június 4-én Annonayban repítették a léggömböt az előkelőségek előtt. A repülés 2 km-t tett meg, 10 percig tartott, és a becsült magassága 1600–2000 m. Sikerük híre gyorsan eljutott Párizsba. Étienne a fővárosba ment, hogy további bemutatókat tartson, és megerősítse a testvérek igényét a repülés feltalálására. Joseph, tekintettel ápolatlan megjelenésére és félénkségére, otthon maradt. Étienne a józan erények megtestesítője volt… szerény öltözékben és modorban…
A Jean-Baptiste Réveillon tapétagyártóval együttműködve Étienne egy 37 500 köbméteres taft burkot épített, amelyet timsó lakkal vontak be tűzállóság céljából. A léggömb égkék volt, és arany virágokkal, állatöv jelekkel és napokkal díszítették. A terv Réveillon beavatkozását mutatta. A következő teszt szeptember 11-én volt a la Folie Titon területén, Réveillon házához közel. Aggodalomra adott okot, hogy a felső légkörbe repülés milyen hatással van az élőlényekre. A király két elítélt bűnöző indítását javasolta, de a legvalószínűbb, hogy a feltalálók úgy döntöttek, hogy előbb egy birkát, egy kacsát és egy kakast küldenek a magasba.
1784. szeptember 19-én az Aérostat Réveillon először repült élőlényekkel a léggömbhöz erősített kosárban: egy Montauciel („Mássz fel az égbe”) nevű birkával, egy kacsával és egy kakassal. Úgy gondolták, hogy a birkák megközelítik az emberi fiziológiát. A kacsa várhatóan sértetlen lesz az emeléstől, és nem a magasság, hanem a repülőgép által keltett hatások vezérléseként szerepelt. A kakas további védekezésként szerepelt, mivel olyan madár volt, amely nem repült nagy magasságban. A demonstrációt a versailles-i királyi palotában adták elő XVI. Lajos francia király, Marie Antoinette királynő és egy tömeg előtt. A repülés körülbelül nyolc percig tartott, a ballon 3 km-t tett meg, és körülbelül 460 m magasságot ért el. A jármű biztonságosan landolt a repülés után.
Mivel az állatok túlélték, a király engedélyezte az emberekkel való repülést. Ismét Réveillonnal együttműködve az Étienne egy 1700 m3 léggömböt épített azzal a céllal, hogy emberekkel repülhessen. Körülbelül 23 m magas volt és körülbelül 15 m átmérőjű. A ballon mélykék alapon gazdag, dekoratív arany figurákat tartalmazott, beleértve a fleur-de-lis-t, az állatöv jeleit, és a napokat XVI. Lajos arcával a középső részben, és a királyi monogrammal átszőve. Vörös és kék drapériák és arany sasok voltak a léggömb tövében. Étienne Montgolfier volt az első ember, aki ballonnal felemelte a Földet, és lekötött próbarepülést végzett a Faubourg Saint-Antoine-i Réveillon műhely udvaráról, valószínűleg 1783. október 15-én. Nem sokkal később ugyanazon a napon, Pilâtre de Rozier fizikus lett a második, aki felemelkedett a levegőbe, 24 m magasságra, ami a kötél hossza volt.
1785. november 21-én Pilâtre de Rozier hajtotta végre az első szabad repülést egy katonatiszttel, d’Arlandes márkival együtt. A repülés a Château de la Muette területéről indult, közel a Bois de Boulogne parkhoz Párizs nyugati külvárosában. Körülbelül 910 m magasságban repültek Párizs felett, kilenc kilométeres távon. 25 perc elteltével a léggömb a szélmalmok között landolt, a város sáncán kívül, a Butte-aux-Cailles-n. A repülés végén elegendő üzemanyag maradt a fedélzeten ahhoz, hogy a ballon négyszer-ötször ilyen messzire repüljön. A tűzben égő parázs azonban megperzselte a ballonszövetet, és szivaccsal kellett kikenni. Mivel úgy tűnt, hogy elpusztíthatja a léggömböt, Pilâtre levette a kabátját, hogy megállítsa a tüzet.
A korai repülések szenzációt keltettek. Számos metszet emlékezett az eseményekre. A székeket ballontámlával tervezték, a kandallós órákat pedig zománcozott és aranyozott bronz másolatok készítik, melyeket a ballonba tárcsáztak. Lehetne vásárolni naiv léggömbképekkel díszített edényeket.
1783 decemberében az apjukat, Pierre Montgolfiert XVI. Lajos francia király nemesi rangra emelte és de Montgolfier lett a nevük.
