美国国家大气研究中心的资深科学家唐纳德·H·伦肖提供了以下解释
当特定体积的大气中水分含量超过其作为蒸汽所能容纳的量时，就会形成云。空气在不形成液态水（冷凝）的情况下所能容纳的最大水蒸气量称为饱和点。当空气冷却时，其所能容纳的水蒸气量会减少。大气中最有效的冷却过程是上升。随着空气上升，其压力下降，从而使其膨胀和冷却。当冷却足够时，空气达到饱和，开始形成小云滴。液滴的数量和大小取决于大气过饱和的程度，以及水凝结在其上的微小颗粒（称为云凝结核）的数量和特性。当足够多至少十分之几微米大小的液滴形成时，它们就会以云的形式显现出来。
云有很多不同的类型；哪种类型的云形成主要取决于温度、温度随高度变化的速率（递减率）以及产生大气湍流的过程。三种常见的云类型是积云（以垂直向上发展的穹顶或塔状为特征）、层云（以水平发展的层状为特征，在中低层可以达到数公里厚）和卷云（冰云，通常出现在寒冷的空气中，在高海拔处相对较薄的层状）。
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积云的一个常见例子是白天在陆地上出现的晴天积云。太阳加热地表，产生上升的、具有浮力的空气羽流。如果有足够的水蒸气达到饱和，云可以在上升羽流的顶部形成。当发生冷凝时，释放的热量会使空气变暖，并可能导致更多的上升和更多的云。与此同时，多云空气与其周围的晴朗空气混合，以及至少一部分多云空气的下降，会导致云滴蒸发。根据环境条件，云可能会持续增长一段时间，并可能产生降雨或变成雷暴。然而，更常见的情况是，由于混合或下降，云会消散。
如果温度随高度增加的速度太快以至于云无法垂直增长，则会形成层云。这些云可以持续更长的时间（可能几天），因为它们通常位于普遍上升和高湿度的区域。同样，卷云也可以长期存在，因为与层云类似，它们通常是分层的，并且冰晶的汽化速度比水滴蒸发的速度慢。
因此，云与空气中的烟雾或一杯水中的染料有一些相似之处，但也存在显着差异。在所有情况下，流体中的湍流都倾向于扩散或混合出示踪剂。然而，烟雾和水云之间的主要区别在于，如果水云正在上升，它可以通过冷凝继续产生更多更大的液滴，并且如果云正在下沉，则云滴会蒸发。相反，如果将烟雾引入地表附近湍流层上方的大气中，它可以在一个定义明确的层中持续存在许多天，例如森林火灾、发电厂或火山喷出的羽流，可以将烟雾注入远高于地表的区域。在高空飞行的喷气式飞机尾流中形成的凝结尾迹（尾迹云）是另一个有趣的例子。这些圆柱形云的寿命和水浓度因环境条件而异。在某些情况下，尾迹云可以持续数分钟。但它们会缓慢扩散，很像特技飞行飞机排放的烟雾羽流。
由于云是所有天气现象的核心，观察云可以有助于预测天气。例如，一个向上风方向直接出现上升的穹顶或塔楼的大云团很快就会作为雷暴从头顶经过。但也有更微妙的线索。头顶上方增加的卷云，尤其是当它们演变成增厚和降低的云层时，表明空气正在上升，通常在即将到来的锋面之前。而积云垂直方向的增加可能表明风暴的可能性增加。相反，如果积云边缘变得不规则，并且没有清晰的穹顶状结构，则预示着即将到来的风暴或降水的可能性降低。关于天气的流行书籍中给出了更多示例，指出了云、它们的特性和天气系统之间的关系。