由直径达数十英尺的塑料薄膜球体，悬挂在长横梁两端的配重沙箱，悬挂在短橫梁上的电源及控制箱，照相设备箱，,回收降落伞及旋转器组成，数十根尼龙绳系挂旋转器的上端，球体充满氦气，侦察气球放送地点选在位于伊朗及土耳其一带的美军基地，利用一万米以上的高空平流层从西向东流动的西风带，气球升空后若尚未达到平流层就开启配重沙箱底部的小孔放沙减轻重量，直到侦察气球上升到平流层开始向东飘行，进入中国境内后，控制系统操纵相机开始照相侦察，并关闭无线电联络任其自行飞行。
照相机是一种专门设计的双镜头相机，由铝合金及玻璃钢材料构成，两镜头光轴相互成约90°夹角，各与垂线倾斜成45°向两边张开，镜头焦距152.4毫米，视场角为74°x74°，相机孔途F6.3，象幅尺寸230x230毫米，采用镜间中心式快门两镜头同时曝光，曝光时间为1/60秒及1/100秒，长120米的胶片可拍摄490张相片，每当照相机拍摄一次，气球下的旋转器6转动6°,改变照相机的摄影方向，纪录装置包括计数器，计时表，磁针罗盘，高度表，太阳高度角等显示器及纪录显示数据的记录相机。每当侦察相机拍摄一次记录相机也记录一次显示数据，冲洗出的相片会显示太阳高度角、磁针方向及摄影日期与时间，就能推算出对应侦察相片所拍摄目标景物所在的经纬度地理位置，由高度表显示的摄影高度与焦距比值可求得摄影相片的大致比例尺，判断目标的大小特征。
当气球按预计时间到达日本海后，定时装置开启无线电供回收船舰测定位置，然后后遥控引爆横梁爆炸螺栓，投下照相设备箱，照相设备箱由五个降落伞吊挂落入海中后，箱外的海水电池受海水浸泡而放电，供给发信机发出无线电联络信号，指引舰船捞起照相设备箱，照相设备箱由玻璃钢制成，内衬垫厚层泡沫塑料，箱体密封，落水时既能漂浮水上，由于气球航长达6000~-8000公里，经常因上升或下降而损坏，因此美军一次会投放达上百个气球，除飞越中国外，有时还飞到苏联、蒙古、朝鲜，不过90年代以后中国国土防空能得到全面提升，已多年没有出现过气球飞入中国的现象了。
但到了2019年，南部战区空军地面雷达首先发现了一只飞行高度在在2万米上下的高空侦察气球飞入中国，这个气球的飞行高度是很高，红外特征及红外信号很弱，有可采用了雷达吸波涂料，极难发现与截击，南部战区空军担负战备值班的歼一10C战斗机随即紧急起飞，使用第四代PL-10红外成像制导空空导弹一发就将其击落。虽然无法确认这只气球是施放的气象部门的大型探空气球、商业宣传用的大型气球，还是高空侦察气球，也无法查证其国籍。