Den 19 september 1783 flög Aerostat Réveillon, som Montgolfier byggde, med de första varelserna: ett får, en anka och en tupp. Därefter, för människor, konstruerade bröderna en konstruktion på 1 700 kubikmeter, 23 meter hög och 14 meter i diameter. Den 21 november 1783 gick Jean-François Pilâtre de Rozier och markis d’Arlandes upp i luften med ballongen – den första fria flygningen av människor.
Joseph michel och Jacques étienne montgolfier var två i en familj med 16 barn. Joseph föddes den 26 augusti 1740 och Jacques den 6 januari 1745, båda i Annonay, Frankrike. Duon växte upp och blev framstående uppfinnare som demonstrerade den första praktiska luftballongen, en viktig milstolpe i flygteknikens historia. Joseph var en stereotyp uppfinnare – en ensamvarg och en opraktisk drömmare. Jacques var mer pragmatisk och utbildade sig till arkitekt.
Den första idén om ballongflygning kom till Joseph när han stirrade på en eld. När han tittade på röken och gasen som sprutade gnistor högt upp mot himlen, dök idén upp att om han bara kunde fånga denna unika gas i en innesluten lättviktspåse, så skulle påsen stiga upp från marken. Efter inledande försök gjorde bröderna sin första stora flygning den 14 december 1782. När de höll en låga nära öppningen i botten av påsen (kallad balon) expanderade den och svävade uppåt och bort, utom kontroll. Montgolfierna trodde att de hade upptäckt en ny gas, som de kallade ”Montgolfiergas”, som var lättare än luft. I själva verket var gasen själva luften, som blev mer flytande när den upphettades. Den 4 juni 1783 sjösatte bröderna Montgolfier en nykonstruerad farkost i Annonay inför en grupp dignitärer. Den klotformade ballongen var av säckväv med tre tunna lager papper inuti. Den hölls ihop av 1 800 knappar, med ett förstärkande nät av snöre som täckte utsidan. Den flög i 10 minuter, över en sträcka av 2 km, och nådde en uppskattad höjd av 1,6 km till 2 km. Ryktet om denna fantastiska bedrift nådde snabbt Paris.
Nästan var det dags för människans flygning. I samarbete med den framgångsrika tapettillverkaren Jean-Baptiste Réveillon konstruerade Jacques en 1 060 kubikmeter stor ballong av taft, belagd med ett lack av alun (som har brandskyddande egenskaper). Den målades himmelsblå och var försedd med guldflor och stjärntecken. Vissa föreslog att en brottsling skulle skjutas upp i den, men de försiktiga uppfinnarna föredrog djur. Den 19 september 1783 gick Aerostat Réveillon upp i luften med de första djuren: ett får, en anka och en tupp. Fårets fysiologi ansågs likna den hos en människa. Ankan förväntades vara oskadd, men tuppen togs med för att se om den skulle drabbas av några negativa effekter på högre höjder. Demonstrationen genomfördes i det kungliga palatset i Versailles inför kung Ludvig XVI, drottning Marie Antoinette och en enorm publik, som uppskattades till cirka 130 000 personer. Flygningen varade i ungefär åtta minuter och sträckte sig 3,2 km. Flygfarkosten förde sina passagerare säkert tillbaka till jorden, oberörda av sin unika upplevelse.
För att kunna transportera människor behövdes en större ballong. Bröderna började konstruera en 1 700 kubikmeter stor konstruktion som var 23 meter hög och 14 meter i diameter. Den testades först i förankrade flygningar med Jean-François Pilâtre de Rozier, en ung läkare, i luften. Den 21 november 1783 genomförde Pilâtre de Rozier tillsammans med en arméofficer, markisen d’Arlandes, den första fria flygningen av människor. Ballongen var utrustad med en eldkorg som de två männen försåg med bränsle för att hålla luften i kapellet varm. Aeronauterna förblev luftburna i 25 minuter och nådde troligen en högsta höjd av 450 meter innan de landade i den västra utkanten, cirka 8,5 km från Paris.
Syskonen blev uppmärksammade över hela världen och hedrades av den franska vetenskapsakademin. Deras berömmelse var dock kortvarig. Den 15 juni 1785 omkom Pilâtre de Rozier när hans ballong exploderade och blev därmed det första flygoffret. Dessutom hade Henry Cavendish upptäckt väte 1766 och den franske fysikern Jacques Charles hade börjat utveckla en vätgasballong, som snart överglänste Montgolfiernas varmluftsballong. Vätgas var den dominerande gasen inom ballongtekniken under de följande 180 åren, tills explosioner började ta mycket betalt och den ersattes av helium, en inert gas.