Unabhängig von der Art der Cloud sind die Grundprinzipien ihrer Bildung die gleichen. Wasserdampfhaltige Luft steigt auf, der Wasserdampf kondensiert aus der Luft und es bildet sich ein sichtbarer Wasserdampfkörper oder eine Wolke. Es gibt verschiedene Arten von Wolken, aber die grundlegenden Klassifikationen sind Stratus, Cirrus und Cumulus.
Der erste Schritt der Wolkenbildung ist die Verdunstung, Transpiration und die Erwärmung der Luft. Verdunstung und Transpiration, zusammenfassend Evapotranspiration genannt, sind lebenswichtige Teile des Wasserkreislaufs. Verdunstung tritt auf, wenn ein Gewässer, wie ein See oder ein Ozean, von der Sonne erhitzt wird, so dass das Wasser der Oberfläche sublimiert oder sich in Dampf verwandelt. Während der Transpiration „schwitzen“ Pflanzen im Rahmen eines Kühlprozesses Wasser durch ihre Blätter und Stängel. Dieses Wasser verwandelt sich dann in Dampf und vermischt sich mit Luft. In ähnlicher Weise kann Wasser aus dem Boden auch in Dampf umgewandelt werden, wenn es Hitze und Luft ausgesetzt wird.
Durch die Erwärmung von Boden- und Wasseroberflächen erwärmt sich auch die Luft in deren Nähe. Da heiße Luft eine geringere Dichte als kalte Luft hat, beginnt die erwärmte Luft in die Atmosphäre aufzusteigen. Wenn das Dampfpaket steigt, sinkt der atmosphärische Druck und das Paket beginnt sich auszudehnen. Diese Expansion bewirkt, dass der Dampf abkühlt, und die Abkühlung bewirkt, dass das Wasser in der Luft kondensiert oder zusammenklumpt. Dies liegt daran, dass kühle Luft nicht so viel Wasserdampf aufnehmen kann wie warme Luft.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wärme das Luftpaket anhebt, der Druckabfall mit zunehmender Höhe eine Ausdehnung der Luft bewirkt, die Ausdehnung der Luft eine Abkühlung bewirkt und die Abkühlung die Kondensation von Wasser aus der Luft in Form von Flüssigkeitströpfchen . Die Temperatur, bei der die Kondensation beginnt, wird Taupunkt genannt. Der Taupunkt tritt auf, wenn die Luft gesättigt ist oder aufgrund ihrer Temperatur und ihres Drucks so viel Wasserdampf wie möglich enthält. Beim Aufsteigen der Luft kondensiert weiter Wasser, bis das Luftpaket die gleiche Temperatur wie die umgebende Atmosphäre oder seine Gleichgewichtstemperatur erreicht. Kondensiert der Wasserdampf zu genügend flüssigem Wasser, um sichtbar zu werden, spricht man von einer Wolke.
Die Formen und Arten von Wolken hängen weitgehend davon ab, wie lange das Dampfpaket nach Erreichen des Taupunkts aufsteigt, oder anders ausgedrückt, wie weit es zwischen der Taupunkttemperatur und der Gleichgewichtstemperatur steigt. Ein Luftpaket, das nach Erreichen des Taupunktes noch lange ansteigt, erzeugt eine hohe, flauschige Masse, wie beispielsweise eine Kumuluswolke. Dieser Typ ist geschwollen und hat definierte Kanten. Ein Luftpaket, das fast gleichzeitig mit dem Erreichen des Taupunkts ein Gleichgewicht erreicht, erzeugt eine flachere, geschichtete Masse, normalerweise eine Stratuswolke. Sie bilden sich tief am Boden und sehen aus wie eine graue Decke.
An einem besonders heißen Tag kann es sehr lange dauern, bis sich das Luftpaket abgekühlt hat, was zu einer starken Wolkenbildung führt. Cirruswolken, auch bekannt als „Stutenschwänze“, sind dünne oder gefiederte Massen, die so hoch in der Atmosphäre sitzen, dass ihre Tröpfchen kristallisieren. Es kann Kombinationen von Wolkenklassifikationen geben, wie Cirrostratus oder Cirrocumulus. Ein Nimbus ist eine Wolke, die Niederschlag erzeugt.