Bóng bay xì hơi khi khí rò rỉ ra khỏi chúng. Bóng bay chứa đầy khí heli sẽ rò rỉ nhanh hơn bóng bay chứa đầy không khí vì các nguyên tử khí heli rất nhỏ và trượt qua các lỗ cực nhỏ trong cao su latex.
Các quả bóng bay nhẹ hơn không khí trôi nổi vì lý do tương tự như một chai nhựa rỗng nổi trong nước, dịch chuyển. Bất kỳ vật thể nào được đặt vào một chất lỏng, chất lỏng hoặc chất khí, sẽ chiếm chỗ của một lượng chất lỏng đó bằng thể tích của nó, nghĩa là nó đẩy chất lỏng đó đi theo mọi hướng theo nghĩa đen. Nếu vật có khối lượng nhỏ hơn cân cùng khối lượng của chất lỏng, nó sẽ nổi lên trên chất lỏng cho đến khi nổi lên bề mặt. Nguyên tắc này được gọi là lực nổi.
Kích thước nhỏ bé của Helium giải thích tại sao nó nhẹ hơn không khí. Nguyên tử heli chỉ chứa hai proton, hai neutron và hai electron, tạo cho helium có trọng lượng nguyên tử là 4 so với nitơ là 14 và oxy là 16. (Nitơ và oxy chiếm 99% bầu khí quyển của Trái đất.) Tuy nhiên, đối với mỗi loại khí này , một thể tích nhất định chứa gần đúng số nguyên tử. Một lít heli chỉ nặng 0,1785 gam, so với 1,2506 gam mỗi lít đối với nitơ.
Các lỗ xốp trong cao su latex có kích thước khác nhau, tùy thuộc vào dung sai sản xuất. Bóng bay "cấp khí Heli" có các lỗ nhỏ hơn so với bóng bay cao su thông thường.
