Balony odegrały natomiast poważną rolę naukową, w 1784 J. Sniadecki przewidywał ich przydatność do badań meteorologicznych. Charles w pierwszym swym locie obserwował wpływ zmiany warunków atmosferycznych na własny organizm i dokonywał pomiarów temperatury powietrza na różnych wysokościach. W 1784 Jeffries przeprowadzał pomiary barometryczne. W celach naukowych przedsięwzięto na początku XIX w. wiele lotów wysokościowych. W 1803 Robertson i Lhoste osiągnęli wysokość przeszło 7 km, dokonując wielu doświadczeń. Zanotowali wówczas występowanie u załogi powolnych nie domagań oraz stanów lękowych. W 1804 dwukrotnie wzlatywał b. J.L. Gay-Lussac ( wspólnie z J.B. Biotem na wysokość ok. 6400 drugi raz samotnie na wysokość 7016 m), stwierdzając zmian w składzie atmosfery ani w magnetyzmie ziemskim. W 1850 J.A. Bixio i Barrel dokonywali z balonów obserwacji astronomicznych. W 1806 F. Tournachon (Nadar) wykonał z balonu pierwsze zdjęcie lotnicze. Wiele lotów dla badań meteorologicznych przeprowadzili J. Glaisher i H. Coxwell, wzbijając 5 IX 1862 na wysokość 8838 m. Od 1892 datuje regularne wysyłanie balonów meteorologicznych, początkowo z pilotem, z czasem z przyrządami automatycznie dokonującymi badań i rejestrującymi ich wyniki.