美國國家大氣研究中心的資深科學家唐納德·H·倫肖提供了以下解釋
當特定體積的大氣中水分含量超過其作為蒸汽所能容納的量時，就會形成雲。空氣在不形成液態水（冷凝）的情況下所能容納的最大水蒸氣量稱為飽和點。當空氣冷卻時，其所能容納的水蒸氣量會減少。大氣中最有效的冷卻過程是上升。隨著空氣上升，其壓力下降，從而使其膨脹和冷卻。當冷卻足夠時，空氣達到飽和，開始形成小云滴。液滴的數量和大小取決於大氣過飽和的程度，以及水凝結在其上的微小顆粒（稱為雲凝結核）的數量和特性。當足夠多至少十分之幾微米大小的液滴形成時，它們就會以雲的形式顯現出來。
雲有很多不同的型別；哪種型別的雲形成主要取決於溫度、溫度隨高度變化的速率（遞減率）以及產生大氣湍流的過程。三種常見的雲型別是積雲（以垂直向上發展的穹頂或塔狀為特徵）、層雲（以水平發展的層狀為特徵，在中低層可以達到數公里厚）和捲雲（冰雲，通常出現在寒冷的空氣中，在高海拔處相對較薄的層狀）。
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積雲的一個常見例子是白天在陸地上出現的晴天積雲。太陽加熱地表，產生上升的、具有浮力的空氣羽流。如果有足夠的水蒸氣達到飽和，雲可以在上升羽流的頂部形成。當發生冷凝時，釋放的熱量會使空氣變暖，並可能導致更多的上升和更多的雲。與此同時，多雲空氣與其周圍的晴朗空氣混合，以及至少一部分多雲空氣的下降，會導致雲滴蒸發。根據環境條件，雲可能會持續增長一段時間，並可能產生降雨或變成雷暴。然而，更常見的情況是，由於混合或下降，雲會消散。
如果溫度隨高度增加的速度太快以至於雲無法垂直增長，則會形成層雲。這些雲可以持續更長的時間（可能幾天），因為它們通常位於普遍上升和高溼度的區域。同樣，捲雲也可以長期存在，因為與層雲類似，它們通常是分層的，並且冰晶的汽化速度比水滴蒸發的速度慢。
因此，雲與空氣中的煙霧或一杯水中的染料有一些相似之處，但也存在顯著差異。在所有情況下，流體中的湍流都傾向於擴散或混合出示蹤劑。然而，煙霧和水雲之間的主要區別在於，如果水雲正在上升，它可以透過冷凝繼續產生更多更大的液滴，並且如果雲正在下沉，則雲滴會蒸發。相反，如果將煙霧引入地表附近湍流層上方的大氣中，它可以在一個定義明確的層中持續存在許多天，例如森林火災、發電廠或火山噴出的羽流，可以將煙霧注入遠高於地表的區域。在高空飛行的噴氣式飛機尾流中形成的凝結尾跡（尾跡雲）是另一個有趣的例子。這些圓柱形雲的壽命和水濃度因環境條件而異。在某些情況下，尾跡雲可以持續數分鐘。但它們會緩慢擴散，很像特技飛行飛機排放的煙霧羽流。
由於雲是所有天氣現象的核心，觀察雲可以有助於預測天氣。例如，一個向上風方向直接出現上升的穹頂或塔樓的大雲團很快就會作為雷暴從頭頂經過。但也有更微妙的線索。頭頂上方增加的捲雲，尤其是當它們演變成增厚和降低的雲層時，表明空氣正在上升，通常在即將到來的鋒面之前。而積雲垂直方向的增加可能表明風暴的可能性增加。相反，如果積雲邊緣變得不規則，並且沒有清晰的穹頂狀結構，則預示著即將到來的風暴或降水的可能性降低。關於天氣的流行書籍中給出了更多示例，指出了雲、它們的特性和天氣系統之間的關係。