跟据浮力原理，浮在水面上的物体其实是受到水的上浮力的支撑。当一个物体部分或全部浸入液体时，液体会对该物体产生一个向上的浮力，这个浮力的大小等于该物体排开液体的重量。对于皮球来说，当它落入水中时，球的表面积较大，这意味着球会排开较大数量的水，水会对球产生一个较大的浮力，这就使得球能够浮在水面上。皮球主要由空气组成，相比于密度更大的水，空气的密度较小，所以球的总体密度相对较小，这也有助于球浮在水上。皮球最终能够在水面上漂浮。
