Furtunile au la bază două elemente: umiditatea și aerul cald. De obicei, acestea încep să se formeze în zilele de vară, când temperatura ridicată încălzește solul. Aerul cald și umed din imediata vecinătate a solului este mai puțin dens decât aerul mai rece și mai uscat de deasupra, drept urmare, acesta tinde să se ridice în atmosferă.
Pe măsură ce aerul se ridică, vaporii de apă încep să se răcească și să se condenseze în picături de apă, acest lucru determinând formarea unui nor. Condensarea picăturilor este o reacție exotermă, căldura degajată în urma acesteia contribuind la crearea unui curent ascendent puternic.
După aproximativ 30 de minute de la condensarea picăturilor de apă se formează un nor, denumit cumulonimbus, care poate urca în atmosferă la altitudini de până la 10 km. Dincolo de această altitudine, temperatura nu mai scade odată cu înălțimea, ceea ce înseamnă că masa de aer nu mai este împinsă de curentul ascendent. În schimb, norul își modifică configurația, producând forma de nicovală tipică norilor de furtună.
Pe măsură ce mai mulți vapori de apă se condensează în interiorul norului, picăturile de apă cresc prin coalescență. În plus, în zonele superioare mai reci ale norului se formează particule de gheață. Odată ce picăturile de apă și particulele de gheață sunt suficient de grele, acestea încep să cadă sub formă de ploaie sau grindină. Acest lucru generează un curent vertical de aer rece, care provoacă vânturi puternice la nivelul solului, precum și o scădere a temperaturii.
Între timp, coliziunile dintre cristalele de gheață și picăturile de apă din interiorul norului provoacă dislocarea electronilor din structura picăturilor de apă și a cristalelor de gheață mai mici, aceștia fiind transferați la particulele de gheață mai mari.
Pe măsură ce particulele mai grele, încărcate negativ, coboară către zona inferioară a norului, particulele încărcate pozitiv se adună către zona superioară. În aceste zone se acumulează sarcini de semn opus, care creează o tensiune („diferență de potențial”). Dacă diferența de potențial este suficient de mare, aceasta se poate descărca în ceea ce este cunoscut sub numele de fulger „intra-nor.”
De asemenea, partea inferioară a norului, încărcată negativ, exercită o forță de respingere asupra electronilor de la sol, unde se creează o sarcină pozitivă. Diferența de potențial creeată în acest caz se poate descărca sub formă de fulgere „nor-sol”. Încălzirea rapidă și expansiunea aerului din jurul acestei descărcării provoacă sunetul caracteristic al tunetului care însoțește fulgerul.
