Il fenomeno del galleggiamento e dell'affondamento nei fluidi (da questo punto di vista l'aria è un fluido) viene spiegato dal famoso principio di Archimede, secondo il quale un corpo immerso in un fluido riceve una spinta verso l'alto uguale al peso di fluido spostato. Un metro cubo di piombo e un metro cubo di legno, quindi, se totalmente immersi in acqua ricevono entrambi una spinta verso l'alto uguale al peso del metro cubo d'acqua da essi spostato. Ora il peso di un metro cubo d'acqua è inferiore al peso di un metro cubo di piombo, pertanto il cubo di piombo sprofonderà attratto dalla gravità terrestre mentre il cubo di legno, pesando meno del metro cubo d'acqua, tenderà a galleggiare muovendosi verso l'alto sino a quando il peso dell'acqua spostata dal cubo non eguaglierà il suo peso. Tutto questo avviene indistintamente in acqua e in aria. Pertanto un palloncino, se riempito con un gas meno denso dell'aria, si muoverà verso l'alto sino a quando non raggiungerà una quota nella quale la densità dell'aria circostante non sarà tale da eguagliare, con il suo peso, il peso del gas contenuto nel palloncino e quello della gomma che costituisce quest'ultimo. Il vantaggio del palloncino rispetto al sottomarino è che la densità dell'aria diminuisce con la quota in maniera molto marcata (a 5000 m di altezza il peso di un metro cubo d'aria è quasi la metà di quello di un metro cubo d'aria al suolo) quindi, prima o poi, il palloncino troverà uno strato d'aria sufficientemente rarefatto da non galleggiare più. L'acqua, al contrario dell'aria, ha invece una densità grosso modo costante a tutte le profondità. Il sottomarino, nel suo affondare, incontrerà strati d'acqua sempre ugualmente densi (in prima approssimazione). Pertanto, se non riesciva a galleggiare nei pressi della superficie, non riuscirà più a trovare, a qualsiasi profondità, strati d'acqua sufficientemente densi da compensare il suo peso.
Prima di concludere va notato che la spinta di Archimede è sempre presente sia in acqua come in atmosfera e, anche una persona, riceve sempre una spinta verso l'alto uguale al peso dell'aria da essa spostato solo che questa spinta non è sufficiente a compensare il peso corporeo. In situazioni di alta pressione e a parità di temperatura, essendo l'aria più densa, una persona dovrebbe vedere sulla bilancia di casa un peso inferiore a quello misurato in situazioni di bassa pressione (l'aria spostata pesa di più). L'effetto è molto piccolo (solo qualche decina di grammi, tenendo conto delle usuali variazioni di pressione) pertanto normalmente compensato dalle altre variazioni fisiologiche del peso corporeo, ma sempre presente e va tenuto in considerazione qualora si necessiti di grande precisione nelle misure.