Los servicios meteorológicos utilizan helio para transportar sus instrumentos de medición al cielo. Los globos de helio elevan radiosondas a alturas de hasta 35 kilómetros, donde los sensores miden la presión atmosférica, la temperatura del aire, la humedad y los vientos de gran altitud. Las estaciones terrestres reciben las señales de medición, las procesan y las envían a los centros de información de los servicios meteorológicos, donde pueden ser aplicadas inmediatamente para sus muy diversos fines. Hay unos 800 puntos en todo el mundo donde se lanzan radiosondas, incluidos algunos en barcos y plataformas marinas.

Un globo meteorológico es muy parecido a un globo normal: una piel de goma rellena de hidrógeno o helio, que se eleva en el aire por la flotabilidad del gas. Sin embargo, es algo más grande que el típico juguete infantil y se eleva mucho más, hasta la estratosfera. La disminución de la presión atmosférica hace que se expanda cada vez más hasta que acaba por estallar. Durante su ascenso, sus instrumentos miden la presión atmosférica, la humedad del aire, la velocidad del viento y otros parámetros, y transmiten esa información a la estación terrestre. Una vez que el globo estalla, un paracaídas ralentiza su descenso a tierra.
La mayoría de los globos utilizados para mediciones rutinarias están equipados con instrumentos desechables que nunca se recuperan.

Cuando se trata de investigación meteorológica, los satélites, aviones y drones no pueden competir con el simple globo relleno de gas. Durante su lento ascenso, puede transportar instrumentos de medición hasta una altura de 35 kilómetros. Durante el trayecto, recoge datos con un grado de detalle que no puede lograrse utilizando otros medios de transporte.

Los globos cargados de gas también se utilizan para obtener nuevos descubrimientos relativos a la formación de los frentes de tormenta y a los procesos que tienen lugar en el interior de las tormentas. Aún no sabemos exactamente qué procesos tienen lugar en las células de las tormentas eléctricas, información que sería útil para predecir la formación de éstas con mayor precisión. Para recoger los datos necesarios, el globo debe elevarse lo más cerca posible del frente de la tormenta, donde no sólo mide las condiciones, sino que también puede proporcionar imágenes espectaculares desde la estratosfera.