Pilotski balon je alat koji meteorolozi koriste za proučavanje kretanja zračnih struja, odnosno vjetra. Riječ je o dugačkom, cilindričnom balonu koji je napunjen helijem, a dizajniran je da pukne kada dosegne više razine atmosfere. Korištenje pilot balona ima jake veze sa zrakoplovstvom, civilnim projektima i međunarodnom špijunažom. Također se nazivaju i vremenskim balonima, pilot baloni se koriste od 1783. godine, kada su dva Francuza lansirala pilotski balon brzine vjetra kako bi provjerili uvjete vjetra prije lansiranja prvog leta balonom s ljudskom posadom.
Promatranje pilotskog balona je praksa proučavanja pilotskog balona u letu. Pažljivo se mjere kako bi se pronašla brzina pilotskog balona i smjer u kojem putuje. Visina pilotskog balona i njegovi azimutni kutovi se uračunavaju u promatranja kako bi se odredila brzina i smjer vjetra na različitim visinama u atmosferi.
Iako se u konstrukciji i dizajnu pilotskog balona promijenilo vrlo malo od kada je prvi lansiran, pokazao se kao vrlo vrijedan alat u proučavanju meteorologije i drugih znanosti o Zemlji. Uz korištenje pilot balona, francuski meteorolog po imenu Leon Teisserenc de Bort uspio je otkriti i dokazati da Zemlja ima troposferu, nižu razinu atmosfere na kojoj se javlja vrijeme. Tridesetih godina prošlog stoljeća na scenu je stupila nova tehnologija u obliku radio sustava za praćenje koji je omogućio proširenje korisnosti pilot balona i daljnji razvoj znanosti o meteorologiji.
Uz radio praćenje, pilot baloni postali su više od alata za praćenje vjetra. Različiti alati mogli su se dodati meteorološkom balonu koji su mu, između ostalog, omogućili očitavanje temperature i vlažnosti. Korištenje pilot balona za promatranje vremena omogućilo je meteorolozima izradu trodimenzionalnih karata atmosfere i raznih vremenskih obrazaca koji utječu na atmosferu.
U nekim slučajevima, pilot balon također je opremljen kamerama, videoopremom ili teleskopskim jedinicama za snimanje onih rijetkih prizora koji su se mogli vidjeti samo iz zraka. To je pilot balone učinilo korisnim resursom za špijunažu i izradu detaljnih topografskih karata. Međutim, ova upotreba nije bez nedostataka. S jedinstvenom veličinom i dimenzijama pilotskih balona, tijekom godina, pogrešno se smatralo da su oni objekti poput prijetnji stranih neprijatelja, neidentificiranih zrakoplova i svemirskih brodova vanzemaljaca.