Ανεξάρτητα από τον τύπο του νέφους, οι βασικές αρχές πίσω από το πώς σχηματίζονται είναι οι ίδιες. Ο αέρας που περιέχει υδρατμούς ανεβαίνει, οι υδρατμοί συμπυκνώνονται από τον αέρα και σχηματίζεται ένα ορατό σώμα υδρατμών, ή σύννεφο. Υπάρχουν διάφοροι τύποι νεφών, αλλά οι βασικές ταξινομήσεις είναι τα στρώματα, τα σιρούς και τα σωρεία.
Το πρώτο βήμα του σχηματισμού ενός σύννεφου είναι η εξάτμιση, η διαπνοή και η θέρμανση του αέρα. Η εξάτμιση και η διαπνοή, που ονομάζονται συλλογικά εξατμισοδιαπνοή, είναι ζωτικά μέρη του υδρολογικού κύκλου. Η εξάτμιση συμβαίνει όταν ένα σώμα νερού, όπως μια λίμνη ή ένας ωκεανός, θερμαίνεται από τον ήλιο έτσι ώστε το νερό της επιφάνειας να εξαχνώνεται ή να μετατρέπεται σε ατμό. Κατά τη διάρκεια της διαπνοής, τα φυτά «ιδρώνουν» νερό μέσω των φύλλων και των μίσχων τους ως μέρος μιας διαδικασίας ψύξης. Αυτό το νερό στη συνέχεια μετατρέπεται σε ατμό και αναμιγνύεται με τον αέρα. Ομοίως, το νερό από το έδαφος μπορεί επίσης να μετατραπεί σε ατμό όταν εκτίθεται σε θερμότητα και αέρα.
Ως συνέπεια της θερμότητας των επιφανειών του εδάφους και του νερού, θερμαίνεται και ο αέρας κοντά τους. Επειδή ο ζεστός αέρας είναι λιγότερο πυκνός από τον ψυχρό αέρα, ο θερμός αέρας αρχίζει να ανεβαίνει στην ατμόσφαιρα. Καθώς το δέμα ατμού ανεβαίνει, η ατμοσφαιρική πίεση πέφτει και το δέμα αρχίζει να διαστέλλεται. Αυτή η διαστολή προκαλεί την ψύξη του ατμού και η ψύξη προκαλεί τη συμπύκνωση ή τη συσσώρευση του νερού στον αέρα. Αυτό συμβαίνει επειδή ο ψυχρός αέρας δεν μπορεί να συγκρατήσει τόσο πολύ υδρατμούς όσο ο ζεστός αέρας.
Συνοψίζοντας, η θερμότητα προκαλεί την άνοδο του δέματος αέρα, η πτώση της πίεσης σε αυξανόμενα υψόμετρα προκαλεί διαστολή του αέρα, η διαστολή του αέρα προκαλεί ψύξη και η ψύξη προκαλεί τη συμπύκνωση του νερού από τον αέρα με τη μορφή σταγονιδίων υγρού . Η θερμοκρασία στην οποία αρχίζει η συμπύκνωση ονομάζεται σημείο δρόσου. Το σημείο δρόσου εμφανίζεται όταν ο αέρας είναι κορεσμένος ή συγκρατεί όσο περισσότερους υδρατμούς μπορεί, δεδομένης της θερμοκρασίας και της πίεσής του. Περισσότερο νερό συνεχίζει να συμπυκνώνεται καθώς ο αέρας ανεβαίνει, έως ότου το δέμα του αέρα φτάσει στην ίδια θερμοκρασία με την περιβάλλοντα ατμόσφαιρα ή τη θερμοκρασία ισορροπίας του. Εάν οι υδρατμοί συμπυκνωθούν σε αρκετό υγρό νερό για να γίνουν ορατοί, ονομάζεται σύννεφο.
Τα σχήματα και οι τύποι των νεφών εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο καιρό αυξάνεται το δέμα του ατμού αφού φτάσει στο σημείο δρόσου, ή με άλλα λόγια, από την απόσταση που αυξάνεται μεταξύ της θερμοκρασίας του σημείου δρόσου και της θερμοκρασίας ισορροπίας. Ένα δέμα αέρα που συνεχίζει να ανεβαίνει για μεγάλο χρονικό διάστημα αφού φτάσει στο σημείο δρόσου θα δημιουργήσει μια ψηλή, χνουδωτή μάζα, όπως ένα σωρευτικό σύννεφο. Αυτός ο τύπος είναι φουσκωτός και έχει καθορισμένες άκρες. Ένα δέμα αέρα που φτάνει σε ισορροπία σχεδόν την ίδια στιγμή που φτάνει στο σημείο δρόσου θα δημιουργήσει μια πιο επίπεδη, πολυεπίπεδη μάζα, συνήθως ένα σύννεφο στρώματος. Σχηματίζονται χαμηλά στο έδαφος και μοιάζουν με γκρι κουβέρτα.
Σε μια ιδιαίτερα ζεστή μέρα, μπορεί να χρειαστεί πολύς χρόνος για να κρυώσει το δέμα αέρα, προκαλώντας μεγάλο σχηματισμό νεφών. Τα σύννεφα Cirrus, αλλιώς γνωστά ως «ουρές της φοράδας», είναι μάζες με μάζες που κάθονται τόσο ψηλά στην ατμόσφαιρα που τα σταγονίδια τους κρυσταλλώνονται. Μπορεί να υπάρχουν συνδυασμοί ταξινομήσεων σύννεφων, όπως cirrostratus ή cirrocumulus. Ένα nimbus είναι ένα σύννεφο που παράγει βροχόπτωση.