Op 19 september 1783 vloog het door de Montgolfiers gebouwde Aerostat Réveillon met de eerste dieren: een schaap, een eend en een haan. Vervolgens bouwden de broers voor mensen een constructie van 1.700 kubieke meter, 23 m hoog en 14 m in diameter. Op 21 november 1783 gingen Jean-François Pilâtre de Rozier en Marquis d’Arlandes met de ballon de lucht in – de eerste vrije vlucht van de mens.
Joseph Michel en Jacques étienne Montgolfier waren twee van een gezin van 16 kinderen. Joseph werd geboren op 26 augustus 1740 en Jacques op 6 januari 1745, beiden in Annonay, Frankrijk. Het duo groeide op tot vooraanstaande uitvinders die de eerste praktische heteluchtballon demonstreerden, een belangrijke mijlpaal in de geschiedenis van de luchtvaart. Joseph was een stereotype uitvinder – een buitenbeentje en een onpraktische dromer. Jacques was pragmatischer en opgeleid als architect.
Het idee van ballonvaren kwam voor het eerst bij Joseph op toen hij naar een vuur staarde. Toen hij naar de rook en het gas keek dat vonken hoog in de lucht spuwde, kwam hij op het idee dat als hij dit unieke gas in een gesloten lichtgewicht zak kon opvangen, de zak van de grond zou opstijgen. Na voorbereidende proeven maakten de broers hun eerste grote vlucht op 14 december 1782. Toen zij een vlam in de buurt van de opening op de bodem van de zak (een balon genoemd) hielden, zette deze uit en zweefde omhoog en weg, zonder controle. De Montgolfiers geloofden dat zij een nieuw gas hadden ontdekt, dat zij “Montgolfier gas” noemden, en dat lichter was dan lucht. In feite was het gas lucht zelf, dat meer ging drijven naarmate het werd verwarmd. Op 4 juni 1783 lieten de gebroeders Montgolfier in Annonay ten overstaan van een groep hoogwaardigheidsbekleders een nieuw gebouwd vaartuig te water. De bolvormige ballon was gemaakt van jute met binnenin drie dunne lagen papier. Hij werd bijeengehouden door 1.800 knopen, met een versterkend visnet van koord dat de buitenkant bedekte. Hij vloog 10 minuten lang, over een afstand van 2 km, en bereikte een geschatte hoogte van 1,6 km tot 2 km. Het nieuws van deze verbazingwekkende prestatie bereikte snel Parijs.
De volgende was de menselijke vlucht. In samenwerking met de succesvolle behangselfabrikant Jean-Baptiste Réveillon bouwde Jacques een ballon van 1.060 kubieke meter van tafzijde, bedekt met een vernis van aluin (dat brandwerende eigenschappen heeft). Hij werd hemelsblauw geschilderd en voorzien van gouden versieringen en tekens van de dierenriem. Sommigen stelden voor er een misdadiger in te lanceren, maar de voorzichtige uitvinders gaven de voorkeur aan dieren. Op 19 september 1783 ging het Aerostat Réveillon de lucht in met de eerste dieren: een schaap, een eend en een haan. De fysiologie van het schaap werd geacht te lijken op die van een mens. Van de eend werd verwacht dat hij ongedeerd zou blijven, maar de haan was erbij betrokken om te zien of hij op grotere hoogten nadelige gevolgen zou ondervinden. Deze demonstratie werd uitgevoerd in het koninklijk paleis in Versailles, voor koning Lodewijk XVI, koningin Marie Antoinette en een enorme menigte, geschat op ongeveer 130.000. De vlucht duurde ongeveer acht minuten en legde 3,2 km af. Het vaartuig bracht zijn inzittenden veilig terug naar de aarde, onaangedaan door hun unieke ervaring.
Om mensen te vervoeren was een grotere ballon nodig. De broers begonnen met de bouw van een 1.700 kubieke meter contraptie, 23 m hoog en 14 m in diameter. Het werd voor het eerst getest in vastgemaakte vluchten met Jean-François Pilâtre de Rozier, een jonge arts. Op 21 november 1783 maakte Pilâtre de Rozier, samen met een legerofficier, de markies d’Arlandes, de eerste vrije vlucht van een mens. De ballon was uitgerust met een vuurkorf, die de twee mannen van brandstof voorzagen om de lucht in het baldakijn warm te houden. De ballonvaarders bleven 25 minuten in de lucht en bereikten waarschijnlijk een maximale hoogte van 450 m, alvorens te landen in de westelijke buitenwijken, ongeveer 8,5 km van Parijs.
Geroemd over de hele wereld, werden de broers en zussen geëerd door de Franse Académie des Sciences. Hun roem was echter van korte duur. Op 15 juni 1785 kwam Pilâtre de Rozier om het leven toen zijn ballon ontplofte, en werd daarmee het eerste vliegtuigslachtoffer. Bovendien had Henry Cavendish in 1766 waterstof ontdekt en was de Franse natuurkundige Jacques Charles begonnen met de perfectionering van een waterstofballon, die de heteluchtballon van de Montgolfiers al snel overvleugelde. Waterstof was het overheersende gas in de ballontechnologie gedurende de volgende 180 jaar tot de explosies een hoge tol begonnen te eisen en het werd vervangen door helium, een inert gas.