บอลลูนวิจัยคือบอลลูนที่ใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยปกติแล้วจะไม่มีคนควบคุม บรรจุด้วยก๊าซที่เบากว่าอากาศ เช่นฮีเลียมและลอยอยู่ในระดับความสูงมาก

การศึกษาด้านอุตุนิยมวิทยา การวิจัยบรรยากาศ ดาราศาสตร์ และการวิจัยทางทหาร อาจดำเนินการได้จากบอลลูนวิจัย บอลลูนตรวจอากาศเป็นบอลลูนวิจัยประเภทหนึ่ง โดยปกติบอลลูนวิจัยจะศึกษาวิทยาศาสตร์เพียงด้านเดียว เช่นมลพิษทางอากาศอุณหภูมิอากาศ หรือกระแสลม แม้ว่าบางครั้งอาจมีการทดลองหรืออุปกรณ์หลายอย่างพร้อมกันก็ตาม

นอกเหนือจากบอลลูนตรวจอากาศแล้ว มีบอลลูนวิจัยเพียงไม่กี่ลูกที่ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในแต่ละปี สาเหตุหลักมาจากต้นทุนที่สูงมากของตัวบอลลูน อุปกรณ์ซึ่งมักจะต้องสั่งทำพิเศษ และค่าใช้จ่ายในการปล่อยบอลลูน เนื่องจากระดับความสูงที่บอลลูนวิจัยส่วนใหญ่ขึ้นไปถึงนั้น อากาศเบาบางและเย็นเกินไปสำหรับมนุษย์ที่จะอยู่รอดได้ ดังนั้นบอลลูนวิจัยส่วนใหญ่จึงเป็นบอลลูนไร้คนขับและควบคุมจากระยะไกล อย่างไรก็ตาม เคยมีบอลลูนบางลูกที่ติดตั้งห้องโดยสารปรับความดันอากาศ เริ่มต้นโดยศาสตราจารย์ออกุสต์ ปิคคาร์ดในช่วงทศวรรษ 1930

บอลลูนวิจัยไม่ได้ใช้เฉพาะบนโลกเท่านั้น โครงการเวกาใช้บอลลูนวิจัยในการสำรวจชั้นบรรยากาศตอนบนของดาวศุกร์

• บอลลูนลอยฟ้า
• อินเทอร์เน็ตบอลลูนของ Google
• ศูนย์บอลลูนวิทยาศาสตร์โคลัมเบีย

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับบอลลูนวิจัย

• StratoCat - บอลลูนชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ประวัติความเป็นมาและการใช้งานในปัจจุบันในด้านวิทยาศาสตร์ การทหาร และอวกาศ