Pierwsze balonowe loty wysokościowe odbywano bez świadomości istnienia stratosfery i bez wiedzy o warunkach w niej panujących. W 1862 r. dwóch Anglików Henry Coxwell i James Glaisher na balonie „Mammoth” zamierzali osiągnąć pułap 11.300 m. Lecąc bez aparatury tlenowej na wysokości 8.838 m obaj utracili przytomność. Omdlewający Coxwell zębami pociągnął sznur i uruchomił klapę, która wyhamowała balon i spowodowała jego lądowanie. Półprzytomni odkrywcy cudem dotarli żywi na ziemię.
W końcu XIX w. francuski uczony Léon Teisserenc de Bort jako pierwszy zauważył, że od wysokości ok. 10-11 tys. metrów temperatura powietrza przestaje opadać. Odkrycie to potwierdził w 1902 r. niemiecki uczony Richard Außmann. Odkrytą przez nich warstwę atmosfery nazwano stratosferą. Dzisiaj wiemy, że stratosfera rozciąga się na naszej szerokości geograficznej na wysokości od 11 tys. m do 50 tys. metrów i charakteryzuje się niemal niezmienną temperaturą -56,6°C.
Pierwszą udaną wyprawę do progu stratosfery odbyli w 1901 r. balonem „Preussen” dr Reinhardt Süring i prof. Artur Berson (pochodzenia żydowsko-polskiego). Badaczom tym udało wznieść się na wysokość 10 790 m. Lot trwał 9h i 23 min., podczas którego przebyli 195 km.
Najwyżej balonem klasycznym wzniósł się w roku 1927 Amerykanin Hawthorne Gray. Lecąc na balonie „Eagle” osiągnął wysokość 12.944 m. Pomimo, że pilot był wyposażony w aparaturę tlenową wrócił na ziemię martwy. Jego organizm nie wytrzymał zbyt dużego spadku ciśnienia atmosferycznego.