A felhők a Föld vízforgalmának részét képezik. A földgömbön belüli vízgőz lehűlése következtében természetes módon keletkező felhők milliárdnyi vízrészecskéből állnak. A felhők sokféle formát öltenek, a helyi időjárási rendszerektől és a helyi tereptől függően. A leggyakoribb felhőtípusok közé tartozik a cirrus, a gomolyfelhő és a réteg.
A nap fénye eléri a föld felszínét. A napsugárzás nagy részét elnyeli a föld, és fokozatosan felmelegíti.
A talaj felszínére jutó állandó hő hatására a levegő felmelegszik. A fűtött levegő könnyebbé válik, emiatt a hűvösebb levegő fölé emelkedik. Ezt a folyamatot konvekciónak nevezzük.
A felemelkedő forró levegőt a tenger felől a szárazföldre, például hegyekre vagy sziklákra fújó szél tovább nyomja felfelé. Ezt a folyamatot Orographic uplift-nek hívják. A nedvesebb területek általában a magas terepviszonyok közelében találhatók, mivel a levegő gyorsabban hűl e területek körül.
A levegő időjárási fronton is emelkedni kényszerül. Ennek oka a két időjárási front eltérő légtömege. Hideg fronton a hideg levegőt meleg levegő alá tolják, felfelé kényszerítve, meleg fronton pedig a meleg nedves levegőt kényszerítik felfelé és a hideg levegő fölé. Ezt a folyamatot konvergenciának vagy frontális emelésnek nevezzük.
A felhők minden telített légtömegben fejlődni kezdenek. A telítettségi pont akkor érhető el, amikor a levegő eléri a fagypontját. Ezen a ponton a levegő fokozatosan hűl, megakadályozva annak további emelkedését. A levegőben lévő vízgőz-molekulák összeállnak.
A vízgőz kondenzálódva felhőcseppeket vagy jégkristályokat képez. Ez különböző magasságokban lehet, ami különféle felhőrendszereket hoz létre. A felhők a hőmérséklet függvényében milliónyi víz- vagy jégcseppet tartalmaznak, amelyek a levegőben szuszpendálódnak.