Les ballons se dégonflent lorsque du gaz s'en échappe. Un ballon rempli d'hélium fuit plus rapidement qu'un ballon rempli d'air, car les atomes d'hélium sont extrêmement petits et glissent à travers les pores microscopiques du caoutchouc latex.
Les ballons plus légers que l'air flottent pour la même raison qu'une bouteille en plastique vide flotte dans l'eau, déplacement. Tout objet placé dans un fluide, un liquide ou un gaz, déplace une quantité de ce fluide égale à son volume, c'est-à-dire qu'il repousse littéralement le fluide dans toutes les directions. Si l'objet pèse moins que le même volume de fluide, il flotte vers le haut à travers le fluide jusqu'à ce qu'il atteigne la surface. Ce principe est connu sous le nom de flottabilité.
La petite taille de l'hélium explique pourquoi il est plus léger que l'air. L'atome d'hélium ne contient que deux protons, deux neutrons et deux électrons, ce qui donne à l'hélium un poids atomique de 4 contre 14 pour l'azote et 16 pour l'oxygène. (L'azote et l'oxygène constituent 99 % de l'atmosphère terrestre.) Pour chacun de ces gaz, cependant , un volume donné contient approximativement le même nombre d'atomes. Un litre d'hélium ne pèse que 0,1785 gramme, contre 1,2506 gramme par litre pour l'azote.
La taille des pores du caoutchouc latex varie en fonction des tolérances de fabrication. Les ballons "de qualité hélium" ont des pores plus petits que les ballons en caoutchouc conventionnels.
