Terlepas dari jenis awan, prinsip dasar di balik bagaimana mereka terbentuk adalah sama. Udara yang mengandung uap air naik, uap air mengembun dari udara, dan badan uap air yang terlihat, atau awan, terbentuk. Ada beberapa jenis awan, tetapi klasifikasi dasarnya adalah stratus, cirrus, dan cumulus.
Langkah pertama pembentukan awan adalah penguapan, transpirasi, dan pemanasan udara. Evaporasi dan transpirasi, secara kolektif disebut evapotranspirasi, adalah bagian penting dari siklus hidrologi. Penguapan terjadi ketika badan air, seperti danau atau lautan, dipanaskan oleh matahari sehingga air di permukaan menyublim, atau berubah menjadi uap. Selama transpirasi, tanaman “mengeringkan” air melalui daun dan batangnya sebagai bagian dari proses pendinginan. Air ini kemudian berubah menjadi uap dan bercampur dengan udara. Demikian pula, air dari tanah juga dapat berubah menjadi uap jika terkena panas dan udara.
Sebagai konsekuensi dari permukaan tanah dan air menjadi hangat, udara di sekitar mereka juga menjadi panas. Karena udara panas kurang padat daripada udara dingin, udara panas mulai naik ke atmosfer. Saat paket uap naik, tekanan atmosfer turun dan paket mulai mengembang. Ekspansi ini menyebabkan uap mendingin, dan pendinginan menyebabkan air mengembun, atau menggumpal, di udara. Ini karena udara dingin tidak mampu menampung uap air sebanyak udara hangat.
Ringkasnya, panas menyebabkan parsel udara naik, penurunan tekanan pada ketinggian yang meningkat menyebabkan pemuaian udara, pemuaian udara menyebabkan pendinginan, dan pendinginan menyebabkan pengembunan air keluar dari udara dalam bentuk tetesan cairan. . Suhu di mana kondensasi dimulai disebut titik embun. Titik embun terjadi ketika udara jenuh, atau menahan uap air sebanyak mungkin, mengingat suhu dan tekanannya. Lebih banyak air terus mengembun saat udara naik, sampai parsel udara mencapai suhu yang sama dengan atmosfer sekitarnya, atau suhu keseimbangannya. Jika uap air mengembun menjadi air cair yang cukup untuk menjadi terlihat, itu disebut awan.
Bentuk dan jenis awan sangat tergantung pada berapa lama paket uap naik setelah mencapai titik embun, atau dengan kata lain, jarak naik antara suhu titik embun dan suhu keseimbangan. Sebuah parsel udara yang terus naik untuk waktu yang lama setelah mencapai titik embun akan menciptakan massa yang tinggi dan halus, seperti awan kumulus. Jenis ini bengkak dan memiliki tepi yang jelas. Sebuah parsel udara yang mencapai kesetimbangan pada waktu yang hampir bersamaan mencapai titik embun akan menciptakan massa yang lebih datar dan berlapis, biasanya awan stratus. Mereka membentuk rendah ke tanah dan terlihat seperti selimut abu-abu.
Pada hari yang sangat panas, paket udara mungkin membutuhkan waktu yang sangat lama untuk menjadi dingin, menyebabkan pembentukan awan yang tinggi. Awan Cirrus, atau dikenal sebagai “ekor kuda”, adalah massa tipis atau berbulu yang berada sangat tinggi di atmosfer sehingga tetesannya mengkristal. Mungkin ada kombinasi klasifikasi awan, seperti cirrostratus atau cirrocumulus. Nimbus adalah awan yang menghasilkan presipitasi.