Официальная демонстрация полета воздушного шара братьев Монгольфье состоялась 5 июня 1783 года в Аннонэ. Оболочка высотой 11 м имела объем около 620 куб. м. Ее отдельные тканевые полотнища были сшиты и соединялись с помощью больших пуговиц.
С внутренней стороны оболочка была оклеена бумагой и скреплена бечевками. Снизу крепилась решетчатая рама, сплетенная из лозы. Она служила опорой при установке шара на подмостки, под которыми развели огонь из мокрой соломы. Горячий влажный воздух наполнил оболочку. После того как отпустили удерживавшие ее веревки, она устремилась вверх. Шар набрал высоту около 2000 м, продержался в воздухе 10 минут и плавно опустился на землю на расстоянии 2200 м от места подъема. Впоследствии день этого полета начали считать началом практического воздухоплавания, а братьев Монгольфье признали изобретателями первого аэростата. 19 сентября 1783 года со двора Версальского дворца братья Монгольфье запустили еще один шар, имевший диаметр 12,5 м и высоту 17,4 м. Оболочка его была выполнена из хлопчатобумажной ткани, покрытой клеевой краской. Снизу к шару на цепи была подвешена клетка, в которой находились утка, петух и баран. Вследствие чрезмерного натяжения удерживающих веревок, вызванного сильным порывом ветра, непосредственно перед подъемом в верхней части оболочки образовалась трещина. Это сказалось на времени полета: пробыв в воздухе 10 минут, шар опустился на землю в 4 км от места старта. Утка, петух и баран остались невредимыми. Затем изобретатели приступили к тренировочным подъемам людей на привязных аэростатах. Полеты первых аэростатов продемонстрировали правильность и перспективность использования аэростатического принципа поддержания тел в воздухе.
После основательной подготовки 21 ноября 1783 года в Париже состоялся первый свободный полет людей на воздушном аппарате, изобретенном братьями Монгольфье и носившем в дальнейшем имя своих создателей, который совершили физик Пилатр де Розье и маркиз д'Арланд. Поднявшись на высоту около 1000 м, аэростат пролетел 8 км над Парижем и через 45 минут опустился в другом его пригороде. Полет прошел благополучно (за исключением случая, когда на горизонтальном участке полета едва не воспламенилась галерея, на которой находились воздухоплаватели).
Накануне этого события в ученых кругах развернулась дискуссия о возможности жизни на высоте. Многие опасались, что уже на низких высотах люди могут задохнуться от нехватки воздуха. Обеспокоенный король Людовик XVI приказал посадить в воздушный шар двух осужденных преступников. Но Пилатр де Розье и д'Арланд сумели убедить короля, что первые люди, поднявшиеся ввысь с помощью шара, даже в случае неудачи, должны иметь незапятнанную репутацию.
10 декабря 1783 года на заседании французской Академии наук братьям Монгольфье было присуждено звание членов-корреспондентов и выдана специальная премия, предназначенная для поощрения наук и искусств. Одного из братьев — Этьена — наградили орденом св. Михаила, Жозефу назначили пожизненную пенсию, а их отцу за поддержку сыновей была пожалована дворянская грамота.
Академия наук решила повторить опыт братьев Монгольфье в Париже. Подготовку к нему поручили профессору физики Жаку Александру Шарлю. 27 августа 1783 года на Марсовом поле был запущен первый воздушный шар, наполненный водородом. Поднявшись на высоту около 1000 м, оболочка лопнула от расширившегося водорода и упала в окрестностях Парижа. 1 декабря 1783 года состоялся первый полет на шаре, наполненном водородом, который построили искусные механики братья Роберы под руководством Шарля. По сравнению с Монгольфьеровым аэростат Шарля был значительно совершеннее. Гондола подвешивалась не к нижней части оболочки, а более надежно, посредством сетки, охватывающей оболочку в верхней части вплоть до максимального (миделевого) сечения. Это обеспечивало также более равномерное распределение нагрузки по оболочке. С целью регулирования высоты полета в гондоле имелся балласт, в качестве которого использовался мелкий песок, а в верхней части аэростата был предусмотрен клапан для выпуска газа. Чтобы обеспечить более надежный спуск аэростата в условиях ветра, предполагалось использовать сбрасываемый якорь. Кроме того, шар был более безопасным в пожарном отношении. Аэростат имел диаметр 9 м и был значительно меньше монгольфьера, взлетевшего десятью днями раньше. Это объяснялось тем, что наполнявший его водород обладает подъемной силой, почти в 3,5 раза большей, чем нагретый до 100 °C воздух.