התיעוד ההיסטורי הראשון של בלון המסוגל לשאת נוסעים, הוא בלון בו נעשה שימוש באוויר חם לצורך עילוי. הוא נבנה על ידי האחים ז'וזף-מישל וז'אק-אטיין מונגולפייה מהעיר אנונה שבצרפת, בנים למשפחה של יצרני נייר. הם שמו לב לתופעת העילוי של חלקיקי אפר מעל אש, והתחילו לשחק עם שקיות נייר מרחפות מעל להבות. לאחר מכן החלו לנסות בלונים גדולים יותר, תחילה לא מאוישים ולאחר מכן עם חיות. ב-1783 הם הרגישו בטוחים דיים לנסות טיסה מאוישת. בתחילה הורה המלך לואי ה-16 שהטייסים הראשונים יהיו פושעים מורשעים, אולם פיזיקאי צעיר בשם ז'אן פרנסואה פילאטר דה רוזייר ביחד עם המרקיז פרנסואה ד'ארלנדה ביקשו לקבל את הכבוד להיות הראשונים. בעזרת כדור שנפחו כ-2,200 מטר מעוקב הם הצליחו לטוס במשך כ-25 דקות למרחק של 9 ק"מ ובגובה של כ-100 מטר מעל פריז.
הכדורים הפורחים הראשונים היו שקי בד פשוטים (לפעמים עם בטנת נייר) עם להבה מעשנת תלויה בתחתיתם. לעיתים הם נטו לעלות באש ולהיהרס בזמן הנחיתה.
הטיסה הראשונה בכדור פורח מלא במימן נעשתה על ידי הממציא והמדען הצרפתי ז'אק שארל (Jacques Charles) בעשרים ושבעה באוגוסט, 1783. שארל הגיע לגובה של כשני קילומטרים (יותר מהגובה אליו הגיע הכדור הפורח של האחים מונגולפייה).
עקרון הפעולה.
בתווך זורם דוגמת האטמוספירה, עצמים קלים מהתווך צפים כלפי מעלה בהשפעת כוח הציפה. ישנם שני סוגים של כדורים פורחים, כדור אוויר-חם, וכדור גז (בדרך כלל הליום). הכדורים משני הסוגים, עולים למעלה משום שמשקלם הסגולי הממוצע קטן מזה של האוויר המקיף אותם. לכדור הפורח אין מדחף (להבדיל מספינת אוויר) והוא תלוי ברוחות הקובעות את כיוון תנועתו. ניווט הכדור הפורח נעשה על ידי שינוי גובה הטיסה ומתבסס על כך שבדרך כלל בגבהים שונים נושבות רוחות בכיוונים שונים. ניתן לשלוט על גובה הטיסה על ידי ריקון גז ממעטפת הבלון, שינוי טמפרטורת האוויר שבמעטפת או שינוי העומס על הכדור הפורח בעזרת ריקון זבורית, בדרך כלל חול או מים.
שיטה זו אינה מבטיחה הצלחה בהגעה ליעד מוגדר, כך שכדורים פורחים מוגבלים לשימוש ספורט ופנאי, ואינם משמשים בדרך כלל למטרות תחבורתיות.
שימושים.
כיום, רוב השימושים הם לספורט ופנאי. פסטיבלים מתקיימים ברחבי העולם, בהם ניתן לחזות בעשרות רבות של כדורים רבגוניים.
תחבורה.
בעבר השתמשו בכלי תחבורה זה כדי לנוע ממקום למקום, למרות החסרון העיקרי של הכדור הפורח שהוא, כאמור, קושי בשליטה מלאה על הכדור הפורח.
שימושים צבאיים.
בלון תצפית.
כבר בימים עברו השתמשו במזרח הרחוק בתצפיתנים מעופפים שנישאו בעזרת עפיפונים. האירופאים, לעומתם, השתמשו בתצפיתנים מעופפים רק מאוחר יותר, עם התפתחות הכדורים הפורחים. תצפית בעזרת כדורים פורחים מתבצעת, בדרך כלל, כאשר הבלון מעוגן לקרקע על ידי כבלים. הצילום האווירי הראשון נעשה מכדור פורח. כדורים הפורחים המשמשים לתצפית ואיסוף מודיעין חזותי בצבאות שונים.
גם כיום, משמשים כדורים פורחים כאמצעי תצפית. הן לנשיאת מערכות מכ"ם, והן כפלטפורמה לנשיאת אמצעי תצפית אופטיים. בלונים אלה מעוגנים לקרקע בעזרת כבלים שמהווים גם את אמצעי התקשורת בין הבלון לבין מרכז הבקרה שעל הקרקע. בלונים כאלה נמצאים בשירות משטרת ישראל וצה"ל.
כמו כן, ישנם שימושים שאינם צבאיים בבלוני תצפית, למשל בתצלומים מגובה או בחיזוי מזג האוויר.
ריגול.
בזמן המלחמה הקרה תכננו האמריקאים בלוני ריגול בלתי מאוישים. הרעיון המקורי נהגה כבר בשנת 1949, אך רק כשנה לאחר מכן הוא החל לקרום עור וגידים. פרויקט סודי בשם "GOPHER", שנערך בשנת 1952 נועד לבחון את האפשרות של הפעלת בלוני הריגול. כדי להסתיר מהאזרחים את העובדה שבלונים אלו משמשים לריגול, נערך במקביל פרויקט מחקר מטאורולוגי בשם "MOBY DICK". הפרויקט הנ"ל זכה לחשיפה תקשורתית, כך שאם אזרח ימצא בלון על הקרקע, הוא יחשוב שהבלון משתייך לפרויקט המחקר. לאחר כשבועיים של שהיה באוויר בגובה של 70,000 רגל, נאסף הבלון בעודו באוויר בעזרת קרס מיוחד שהותקן על מטוס תובלה מסוג C-119.
ב-3 ביולי 1953 החל הפרויקט המבצעי שנקרא "GRANDSON". כדי להוכיח שאכן הבלונים יכנסו לשטח ברית המועצות ויצאו, שוגרו מספר בלוני מטאורולוגיה (מפרויקט "MOBY DICK") בשנת 1954, אך הם לא טסו כלל בנתיב המתוכנן (היה זה כישלון נוסף בשרשרת התקלות בהן היה הפרויקט רצוף). חרף כך, ומכיוון שה-CIA הוכיח שניתן להפריח בלונים מעל ברית המועצות בפרויקט אחר שעסק בפיזור חומר תעמולתי, הפרויקט לא ננטש. היחידות האמונות על הפעלת הבלונים התפרסו ברחבי אירופה בשנת 1955. כדי לשכנע את נשיא ארצות הברית, דווייט אייזנהאואר, נוסף סיפור כיסוי חדש לבלונים - בלוני מזג אוויר. כדי לאשש את הטענה כי אלו בלוני מזג אוויר, פרסם חיל האוויר שהוא מפריח מאירופה כדורים פורחים מפרויקט "MOBY DICK" כחלק מפרויקט חדש שכונה "WHITE CLOUD". חמשת אתרי שיגור הבלונים החלו, מבחינתם, את הפרחת בלוני הריגול האמיתיים מדגם WS-461L. המבצע כונה "GENTRIX". קצב שיגור הבלונים הוגבר מדי פעם. חלק מהבלונים ששוגרו בתחילת הפרויקט הצליחו למלא את משימתם בהצלחה, אך בסופו של דבר, הפילו הרוסים את שאר הבלונים, והצליחו להוכיח שלא מדובר בבלוני מחקר אלא בבלוני ריגול, והפרויקט בוטל.
הצלחת הפרויקט הייתה חלקית: רק 44 בלונים מתוך 448 בלונים ששוגרו סיימו את משימתם בהצלחה (השאר התרסקו, הופלו וכדומה). רק 8 אחוזים מתוך 39 אחוזים צפויים משטח ברית המועצות וסין כוסו (8 אחוזים אלו היו למעלה ממיליון מיילים רבועים). עם זאת, הפרויקט הצליח להשיג מספר הצלחות: צילום מקומות חדשים ובהם תחנות מכ"ם סובייטיות בלתי מוכרות וכן השגת מידע על מערכות ההגנה האוויריות של ברית המועצות.
ניסיון נוסף לריגול שנעשה זמן קצר לאחר מכן בעזרת בלוני WS-461L נקרא "MELTING POT" והתבסס על זרמי אוויר חם שמגיעים לגבהים עצומים, בהם לא ניתן ליירט את הבלונים. לאחר היסוסים רבים, נתן הנשיא האמריקאי אישור למבצע. הפרויקט נחל כישלון נוסף - הפעם, בניגוד לניסיון הקודם, הדבר היחיד שנגרם בעטיו של המבצע היה תקרית מדינית ותו לא, ללא שום הצלחה מודיעינית.
תחבורה.
נפוליאון תכנן לפלוש לאנגליה בעזרת צי של כדורים פורחים, אך תוכניתו זו לא יצאה אל הפועל.
ניסיון פלישה נוסף בעזרת כדור פורח, התרחש ב-16 באפריל 1981, כאשר שני מחבלים ניסו לחדור לשטח ישראל באזור מנרה, הבלון זוהה והופל על ידי כוחות נ"מ המצוידים בתותחי וולקן. התפתח קרב עם המחבלים על הקרקע והם חוסלו.
בזמן מלחמת צרפת–פרוסיה עשו הצרפתים שימוש בכדורים פורחים כדי לקשר בין פריז הנצורה לשאר המדינה. בנוסף, נמלטו מנהיגים צרפתים בכדור פורח מהעיר הנצורה.
הפצצה.
במלחמת העולם השנייה ניסו היפנים לתקוף את ארצות הברית בעזרת כדורים פורחים הנושאים חומרי נפץ. נשלחו כאלף בלונים מסוג זה, אך המבצע נכשל.
הגנה מפני מפציצים.
במלחמת העולם השנייה, הופצצה לונדון על ידי מפציצים גרמניים. כדי לאלץ את המפציצים להגביה לגבהים מהם לא יוכלו לפגוע במדויק, הקיפו את לונדון בבלוני נ"מ. מכיוון שטייסי המפציצים חששו להתנגש בכבלי העגינה של הכדורים הפורחים - הם נאלצו לטוס גבוה, ויכולת הדיוק שלהם נפגעה.
מחקר ומדע.
לפני עידן המטוס, השתמשו גאוגרפים בכדורים פורחים כדי לחקור את כדור הארץ. נעשה ניסיון לחצות את הקוטב הצפוני בעזרת כדור פורח, אך הניסיון נכשל, והחוקרים מתו תוך כדי המסע.
מטאורולוגיה.
אחד השימושים הראשונים של כדורים פורחים היה במסגרת מחקר מטאורולוגי. ד"ר ג'יימס גליישר (Glaisher) הבריטי היה פורץ דרך בתחום זה ובמסגרת טיסותיו בשנת 1862 אף שבר את שיא הגובה בטיסת כדור פורח כדי לחקור את התנאים בשכבות הגבוהות באטמוספירה. טיסות אלה נעשו ללא חליפות לחץ או אמצעי הגנה נגד הקור העז וכמעט נסתיימו באסון - אך תרמו רבות להבנת מזג האוויר.
בשל העובדה שכדורים פורחים מסוגלים להגביה עוף, בנוסף לכך שמשך השהיה שלהם רב ועלותם נמוכה יחסית, משמשים כדורים פורחים גם היום בחקירת תחומים שונים. אחד התחומים בהם נעזרים בכדורים פורחים הוא מטאורולוגיה, בו הם משמשים הן למחקר והן לחיזוי מזג האוויר. תחנות מטאורולוגיות רבות מפריחות בלונים לחיזוי מזג אוויר פעמיים ביום.
חלל.
בניסיון להציע מסע תיירותי לחלל, הוכרזה תחרות בשם "X-Prize", שמטרתה לעודד פיתוח מערכת שתוכל לשגר אזרחים לחלל בעלות נמוכה יחסית. חברה ישראלית שהתמודדה בתחרות, הציעה לבנות כדור פורח גדול, שיישא חללית. במשך כשעה הכדור הפורח ממריא מהקרקע, בהגיעו לגובה 30,000 רגל החללית מתנתקת ממנו, מנועיה מותנעים - והיא ממריאה אל מחוץ לאטמוספירה במשך כמאה שניות. לאחר מכן, חוזרת החללית אל כדור הארץ. בסך הכול, המסע בחלל יימשך כארבע דקות.
ספורט ואתגר.
אחד השימושים העיקריים כיום בכדורים פורחים הוא לספורט והרפתקנות. תחרויות טיסה בכדור פורח מתקיימות במקומות רבים בעולם. הקפת העולם בכדור פורח מאויש ללא נחיתות וחניות ביניים הלהיבה את דמיונם של אנשים רבים. הון רב הושקע בניסיונות לבצע טיסה כזו, אך ההרפתקנים נכשלו פעם אחר פעם. ארגון הפדרציה הבינלאומית לאווירונאוטיקה (FAI), הגדיר חוקים וכללים לאורך המסלול, גובה הטיסה ועוד.
ב-1978 ערך הבלון דאבל איגל II חצייה מוצלחת ראשונה של האוקיינוס האטלנטי.