Los dirigibles se desarrollaron a partir del globo libre, es un aparato más ligero que el aire con una carena llena de un gas capaz de elevarlo, autopropulsado y con capacidad de maniobra para ser gobernado como una aeronave, y una o más góndolas para la tripulación.
La carena contiene siempre helio, aunque antes se utilizaba hidrógeno, y es alargada o fusiforme para reducir la resistencia al aire. El dispositivo de propulsión suele tener uno o varios motores y hélices. Se puede soltar lastre, suele ser arena o agua, para aumentar la fuerza ascensional y liberar gas para reducirla. Otra posibilidad es inflar o desinflar las cámaras de aire, llamadas balonets, que hay dentro de la carena de gas principal: de esta forma se altera la densidad global del dirigible. Para dirigir el aparato, el piloto usa uno o varios timones de dirección articulados en vertical; para subir o descender, utiliza uno o varios timones de altura o profundidad articulados en horizontal.
En condiciones optimas, un zepelín puede utilizar las corrientes de viento en lugar de la potencia del motor.
Hay tres clases de dirigibles: dirigible no rígido, en general de pequeño tamaño, en el que la forma de la carena se conserva gracias a la presión del gas; dirigible semirrígido, en el que la forma se mantiene por la presión del gas y una quilla longitudinal, dirigible rígido, cuya forma está determinada por una estructura rígida.
El primer dirigible que consiguió volar fue el del ingeniero e inventor francés Henri Giffard, quien en 1852 construyó una carena no rígida en forma de cigarro y llena de gas, con una longitud de 44 m, guiada por un propulsor de hélice alimentado por un motor de vapor con una potencia de 2,2 kW. Sobrevoló París a una velocidad de unos 10 km/h. El dirigible de Giffard sólo podía volar con poco viento o sin viento.
El primer dirigible que logró volver a su punto de partida con un viento leve fue el La France, desarrollado en 1884 por los inventores franceses Charles Renard y Arthur Krebs. Estaba impulsado por un propulsor eléctrico.
Los primeros viajes aéreos comerciales con pasaje fueron realizados por los zepelines Deutschland y Sachesen en 1913.
Actualmente se los utiliza en una serie de aplicaciones secundarias, especialmente publicidad. En los EE.UU., aún usan dirigibles como estaciones de radar.