การลอยตัวกำหนดว่าวัตถุจะลอยหรือจม มันวัดความแตกต่างของความหนาแน่นของวัตถุกับของเหลวหรือก๊าซที่วัตถุนั้นแทนที่ การลอยตัวจะวัดแรงสองแรงที่แข่งขันกัน แรงหนึ่งคือแรงกดลงของวัตถุบนของไหล อีกแรงหนึ่งคือแรงดันที่สูงขึ้นของของไหลบนวัตถุ
การค้นพบการลอยตัวนั้นมาจากนักคณิตศาสตร์ชาวกรีก อาร์คิมิดีส (ค. 287-212 ปีก่อนคริสตกาล) ขณะเปรียบเทียบน้ำหนักของมงกุฎทองคำของกษัตริย์กับสารอื่นๆ อาร์คิมิดีสหย่อนมงกุฎลงในน้ำ เขาสังเกตเห็นเหรียญทองสองสามเหรียญที่จมลงสู่ก้นอ่างอาบน้ำได้เร็วกว่า การลอยตัวนำไปใช้กับการตั้งค่าต่างๆ ตั้งแต่เรือสำรวจพื้นมหาสมุทรไปจนถึงบอลลูนตรวจอากาศที่รวบรวมข้อมูลสูงในชั้นสตราโตสเฟียร์ของโลก แรงลอยตัวสามประเภทคือบวกลบและเป็นกลาง
การลอยตัวเป็นบวกเกิดขึ้นเมื่อวัตถุมีน้ำหนักเบากว่าของเหลวที่เคลื่อนย้าย วัตถุจะลอยเพราะแรงลอยตัวมากกว่าน้ำหนักของวัตถุ นักว่ายน้ำประสบกับแรงลอยตัวจำนวนมาก ทะเลเดดซีของอิสราเอลมีชื่อเสียงในการดึงดูดนักท่องเที่ยวที่ลอยอยู่ น้ำเค็มมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำจืดและให้แรงลอยตัวมากกว่า แรงลอยตัวและแรงสุทธิไม่เหมือนกัน ปริมาตรและความหนาแน่นของวัตถุเป็นตัวกำหนดความลอยตัวของวัตถุ
แรงลอยตัวเชิงลบเกิดขึ้นเมื่อวัตถุมีความหนาแน่นมากกว่าของเหลวที่วัตถุเคลื่อนที่ วัตถุจะจมลงเพราะน้ำหนักของมันมากกว่าแรงลอยตัว เรือดำน้ำถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานใต้น้ำโดยการจัดเก็บและปล่อยน้ำผ่านถังอับเฉา หากได้รับคำสั่งให้ลงมา แท็งก์จะรับน้ำและเพิ่มความหนาแน่นของเรือ อาร์คิมิดีสค้นพบว่ามงกุฎของกษัตริย์ทำมาจากสารที่ลอยตัวน้อยกว่าเหรียญทองคำที่จมอยู่
การลอยตัวที่เป็นกลางเกิดขึ้นเมื่อน้ำหนักของวัตถุเท่ากับของไหลที่วัตถุนั้นแทนที่ นักประดาน้ำได้รับการฝึกฝนเทคนิคเพื่อควบคุมการลอยตัวใต้น้ำ การว่ายน้ำในแนวนอนและหายใจเข้าลึกๆ ยาวๆ ช่วยให้นักประดาน้ำเคลื่อนไปข้างหน้า ไม่ใช่ขึ้นข้างบน การควบคุมการลอยตัวของปลาผ่านกระเพาะปัสสาวะว่ายน้ำภายใน เช่นเดียวกับเรือดำน้ำ กระเพาะปัสสาวะบรรจุก๊าซเพื่อเปลี่ยนทุ่นลอยน้ำ
การลอยตัวเป็นตัวกำหนดความง่ายของบอลลูนที่ลอยอยู่ ไฮโดรเจน ฮีเลียม และอากาศร้อนเป็นก๊าซในอุดมคติสำหรับการบินด้วยบอลลูน โมเลกุลของแก๊สต่างจากของเหลวและของแข็ง พื้นที่ว่างนี้จะเพิ่มปริมาตรและลดความหนาแน่น นักดาราศาสตร์ใช้บอลลูนลมร้อนไร้คนขับเพื่อรวบรวมภาพที่ชัดเจนของจักรวาล