1944年，第二次世界大战末期，日本一直希望能对美国本土实施直接打击。但由于舰队航空母舰实力已大不如前，远程轰炸机又迟迟不能完成，日本只能远眺大洋，徒生怨恨。

为袭击美国本土，日本决定启动一项大胆计划，即制造装有爆炸装置的气球，漂洋过海攻击美国。

冬季太平洋上9150米左右的高空，存在一股向东的强劲气流，可以让携带爆炸物的氢气球在3天内飘飞9000千米，从日本抵达美国大陆。气球的吊篮里装有30个2—7公斤重的沙袋，当气球飞行高度低于9000米时，由于气压的作用，固定沙袋的螺栓会自动解脱，沙袋依次抛落，气球因减重而升高。飞行高高度于10500米时，气囊的一个阀门就会自动打开，排出氢气，气球便降低高度，落入美国本土。

1944年11月3日，日本从本州东海岸释放了首批气球炸弹，日本的气球接连不断地来到了美国本土。美国战斗机也曾升空拦截过，但效果不好，这些气球飞行高度太高且速度不慢，美军战机击落的气球总计也不到20个。从1944年11月到1945年4月，日本总计释放了超过9000枚气球。

据说在1945年3月10日，一枚气球炸弹落到“曼哈顿工程”一所工厂附近，气球导致电线短路，核反应堆冷却泵停止工作，所幸备用电源立即恢复了电力供应，没有造成严重后果。尽管气球炸弹造成的破坏不大，但却足以让美国政府担忧。美国知道日本在中国东北地区正在开发细菌与生化武器，如果这种气球炸弹携带的是生化武器，那么后果不堪设想。

起初没人相信气球是从日本本土飞过来的。通过对气球上沙袋中的沙子成分进行分析，发现沙子中含有的有孔虫来自于日本九州、四国和本州的5处海滨，而不是来自美国海岸或其他地区。随后，美军B-29对日本生产氢气的两座工厂进行了轰炸。

美国对气球炸弹的报道采取严格的新闻管制，给日本制造一种气球炸弹并无实际效果的假象。日本最终在1945年4月停止继续投放气球炸弹。