Bên trong những đám mây ở độ cao lớn, nhiệt độ đã xuống dưới 0 độ C từ trước, khiến hơi nước không ngưng tụ thành giọt lỏng như mưa thường mà đóng băng trực tiếp thành những tinh thể băng nhỏ xíu, có hình dạng lục giác đặc trưng. Các tinh thể này dính vào nhau khi rơi xuống, lớn dần thành bông tuyết. Nếu toàn bộ quãng đường từ mây xuống mặt đất đều đủ lạnh, dưới khoảng 2 độ C, bông tuyết giữ nguyên hình dạng rắn và rơi xuống thành tuyết. Nhưng nếu ở gần mặt đất có một lớp không khí ấm hơn xen vào, dù mặt đất vẫn lạnh, bông tuyết sẽ tan chảy một phần hoặc hoàn toàn trước khi chạm đất.

Nguyên nhân cốt lõi là nhiệt độ của toàn bộ cột không khí mà bông tuyết đi qua, không riêng gì nhiệt độ đo được ngay trên mặt đất. Có những ngày mặt đất chỉ se lạnh khoảng 3, 4 độ C nhưng vẫn có tuyết rơi, vì lớp không khí ngay sát mặt đất đủ mỏng và đủ lạnh để tuyết không kịp tan hết trên đường rơi xuống. Ngược lại, có ngày nhiệt độ mặt đất đo được là 0 độ C nhưng lại mưa chứ không phải tuyết, vì phía trên có một lớp không khí ấm xen giữa làm tuyết tan chảy thành mưa rồi lạnh trở lại thành mưa lạnh hoặc mưa đá nhỏ khi gần chạm đất. Ngoài ra, tuyết cần đủ độ ẩm trong không khí; vùng cực dù rất lạnh nhưng không khí lại khô nên đôi khi tuyết rơi lại ít hơn ta tưởng.

Ở những vùng núi cao miền Bắc Việt Nam như Sa Pa hay Mẫu Sơn, tuyết chỉ rơi vài lần hiếm hoi mỗi thập kỷ, đúng vào những đợt rét đậm hiếm gặp khi toàn bộ khối không khí từ trên xuống đủ lạnh liên tục nhiều ngày. Ở các nước ôn đới như miền Bắc nước Mỹ hay Bắc Âu, người dân quen phân biệt "ngày tuyết" và "ngày mưa lạnh" chỉ dựa vào việc kiểm tra nhiệt độ ở nhiều tầng khí quyển qua dự báo thời tiết, chứ không chỉ nhìn nhiệt kế ngoài sân. Đó cũng là lý do các đài khí tượng luôn phải đo nhiệt độ ở nhiều độ cao khác nhau để dự báo chính xác tuyết hay mưa.

Nhiều người nghĩ chỉ cần trời đủ lạnh dưới mặt đất là chắc chắn sẽ có tuyết rơi, nhưng thực tế điều kiện quan trọng hơn là nhiệt độ của cả cột không khí phía trên, không riêng gì mặt đất. Cũng có người tin rằng tuyết là mưa bị đóng băng lại khi rơi xuống, trong khi bản chất tuyết hình thành trực tiếp từ hơi nước đóng băng ngay trong mây, khác hẳn với mưa đá vốn hình thành từ những giọt nước bị đóng băng lặp lại nhiều lần trong các đám mây giông.