เมฆเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรของน้ำของโลก เมฆก่อตัวขึ้นตามธรรมชาติเนื่องจากการเย็นตัวของไอน้ำในชั้นบรรยากาศของโลก เมฆประกอบด้วยอนุภาคน้ำหลายพันล้านอนุภาค เมฆมีหลายรูปแบบและหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับระบบสภาพอากาศในท้องถิ่นและภูมิประเทศในท้องถิ่น ประเภทของคลาวด์ที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ cirrus, cumulus และ stratus
แสงจากดวงอาทิตย์กระทบพื้นผิวโลก รังสีดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยพื้นดินและค่อยๆ ทำให้ร้อนขึ้น
ความร้อนอย่างต่อเนื่องที่ไปถึงพื้นผิวของพื้นดินทำให้อากาศร้อนขึ้น อากาศร้อนจะจางลง ซึ่งทำให้อากาศสูงขึ้นเหนืออากาศเย็นที่อยู่เหนืออากาศ กระบวนการนี้เรียกว่าการพาความร้อน
ลมร้อนที่พุ่งสูงขึ้นจะถูกผลักให้สูงขึ้นไปอีกโดยลมที่พัดผ่านภูมิประเทศ เช่น ภูเขา หรือหน้าผาสู่พื้นดินจากทะเล กระบวนการนี้เรียกว่า Orographic uplift โดยทั่วไปแล้วพื้นที่ที่เปียกชื้นจะพบได้ในบริเวณที่มีภูมิประเทศสูง เนื่องจากอากาศจะเย็นลงในอัตราที่รวดเร็วกว่าในบริเวณเหล่านี้
อากาศยังถูกบังคับให้ขึ้นที่หน้าสภาพอากาศ นี่เป็นเพราะมวลอากาศที่แตกต่างกันของสภาพอากาศทั้งสอง ที่หน้าเย็น อากาศเย็นจะถูกผลักขึ้นภายใต้อากาศอุ่น ดันขึ้นไปข้างบน และที่หน้าอุ่น อากาศอุ่นอุ่นจะถูกบังคับขึ้นเหนืออากาศเย็น กระบวนการนี้เรียกว่าการบรรจบกันหรือการยกหน้าผาก
เมฆเริ่มก่อตัวในมวลอากาศใดๆ ที่อิ่มตัว ถึงจุดอิ่มตัวเมื่ออากาศถึงจุดเยือกแข็ง เมื่อถึงจุดนี้ อากาศจะค่อยๆ เย็นลง ป้องกันไม่ให้สูงขึ้นไปอีก โมเลกุลของไอน้ำในอากาศเริ่มจับกลุ่มกัน
ไอน้ำควบแน่นกลายเป็นหยดเมฆหรือผลึกน้ำแข็ง ซึ่งสามารถอยู่ในระดับความสูงต่างๆ ได้ ซึ่งสร้างระบบคลาวด์ที่หลากหลาย เมฆประกอบด้วยหยดน้ำหรือน้ำแข็งนับล้าน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ลอยอยู่ในอากาศ