A 16 gyermekes család 12. gyermeke Joseph, tipikus feltaláló, a maga útját járó, álmodozó, nem üzletember típus. Már 1777-től kísérletezett repülésre alkalmas eszközzel. Eleinte úgy vélte, hogy a füst tartalmazta azt a gázt, ami az emelést elősegítette. A szoba kísérletek után megépítették az első felnagyított légi járművüket. Meleg levegő (parázs elhelyezése a kosárban) előállításával ballonját 1782. december 14-én ember nélküli teherrel sikeresen megemelte. Légi eszköze a járókelők közé esett vissza.

Étienne volt a 15. gyerek, aki üzleti vénával rendelkezett. A szülők és a testvérek Párizsba küldték építészetet tanulni. 1772-ben Raymond Montgolfier váratlan halála miatt a családi vállalkozás vezető nélkül maradt. Étienne átvette a vállalkozás – papírgyártás – irányítását, a 18. század legmodernebb papíripari vállalatává fejlesztett. Vállalkozásának elismeréseként a francia kormány támogatásban részesítette, hogy modellként szolgálja a francia papíripart.

Az első nyilvános repülésre 1783. június 4-én került sor nézők és az elöljárók jelenlétében. A léggömb gömb alakú volt, zsákvászont háromrétegű papírral bélelték, a külsejét hal hálóval vonták körül. A repülés 10 percig tartott és 1,6–2 kilométeres magasságot értek el. Sikeres repülésük híre gyorsan Párizsba jutott.

A következő tesztrepülésre 1783. szeptember 19-én Versailles-ban, a királyi palota kertjében XVI. Lajos és Mária Antónia francia királyné valamint a királyi udvar jelenlétében került sor. Étienne egy erősebb és tűzálló lakkal bevont ballont épített. Utasoknak kijelöltek egy birkát, egy kakast és egy kacsát. A repülés közel 8 percig tartott, közel 3 kilométer magasság elérését követően biztonságosan landolt.

1783. október 15-én neves dátum repülés történetében. A testvéreknek olyan repülőeszközt, léggömböt készítettek, amit meleg levegővel megtöltve Étienne-nel felemelkedett a levegőbe, kikötött állapotban. 1783. október 19-én Jean-François Pilâtre de Rozier lett a második ember, aki a levegőbe emelkedett szintén kikötött állapotban lévő hőlégballonnal.

Az ember először szabadon repülő ballonnal, azaz hőlégballonnal emelkedett sikeresen a levegőbe. Ezt az érzést Pilâtre de Rozier francia fizikus és François Laurent d’Arlandes márki élte át elsőként, Etienne-Jacques és Joseph-Michel Montgolfier által készített hőlégballonnal 1783. november 21-én, Franciaországban, a Boulognei-erdő felett. 9 kilométeres utat tettek meg 100 m magasan, Párizs felett. A hőlégballon magassága 22 m, átmérője közel 14,5 m és térfogata 2000 m³ volt.

XVI. Lajos francia király sikeres repüléseik elismerésére nemesi címre (de Montgolfier) emelte a családot.

Léggömbjük modellje a londoni Science Museumban található.