Pilvet ovat osa maapallon vesikiertoa. Pilvet muodostuvat luonnollisesti vesihöyryn jäähtymisen vuoksi maapallon ilmakehässä, ja ne koostuvat miljardeista vesihiukkasista. Pilvillä on monia muotoja ja muotoja riippuen paikallisista sääjärjestelmistä ja maastosta. Joitakin yleisimpiä pilvityyppejä ovat cirrus, kumpupilvi ja kerrostumat.
Auringon valo osuu maan pintaan. Suuri osa auringon säteilystä absorboituu maahan ja lämmittää sitä vähitellen.
Jatkuva lämpö saavuttaa maan pinnan aiheuttaa ilman lämpenemisen. Lämmitetty ilma muuttuu kevyemmäksi, mikä saa sen nousemaan sen yläpuolella olevan viileämmän ilman yläpuolelle. Tätä prosessia kutsutaan konvektioksi.
Nouseva kuuma ilma työntyy edelleen ylöspäin tuulella, joka puhaltaa maastossa, kuten vuoristossa, tai kallioiden yli merestä. Tätä prosessia kutsutaan nimellä Orographic uplift. Kosteammat alueet löytyvät yleensä lähellä korkean maaston ominaisuuksia, koska ilma jäähtyy nopeammin näiden alueiden ympärillä.
Ilma pakotetaan myös nousemaan säärintamalla. Tämä johtuu kahden säärintaman erilaisista ilmamassoista. Kylmillä rintamilla kylmä ilma työnnetään lämpimän ilman alle pakottaen sitä ylöspäin ja lämpimällä edessä lämmin kostea ilma pakotetaan ylös ja kylmän ilman yli. Tätä prosessia kutsutaan lähentymiseksi tai etunostoksi.
Pilvet alkavat kehittyä missä tahansa kyllästyneessä ilmamassassa. Saturaatiopiste saavutetaan, kun ilma saavuttaa jäätymispisteen. Tässä vaiheessa ilma jäähtyy vähitellen, mikä estää sen nousemisen edelleen. Ilmassa olevat vesihöyrymolekyylit alkavat kasautua yhteen.
Vesihöyry tiivistyy muodostaen pilvipisaroita tai jääkiteitä. Tämä voi olla eri korkeuksilla, mikä luo erilaisia pilvijärjestelmiä. Pilvet sisältävät lämpötilasta riippuen miljoonia vesipisaroita tai jäätä, jotka suspendoituvat ilmassa.