Mây được tạo thành khi hơi nước ngưng tụ quanh các hạt bụi nhỏ trong không khí, nhưng cách những giọt nước ấy sắp xếp và di chuyển lại phụ thuộc nhiều vào chuyển động của khối khí xung quanh. Nếu không khí bốc lên từ từ và ổn định trên một diện rộng, hơi nước ngưng tụ thành những lớp mây mỏng, trải dài bằng phẳng như một tấm chăn phủ ngang bầu trời. Nhưng nếu không khí bị đẩy lên rất nhanh và mạnh theo chiều thẳng đứng, chẳng hạn khi mặt đất bị nung nóng dữ dội, hơi nước ngưng tụ dồn thành những khối mây cuồn cuộn, chồng lớp lên nhau như núi bông gòn.

Nguyên nhân cốt lõi để phân loại mây dựa trên độ cao và kiểu chuyển động không khí, được các nhà khí tượng chia thành các họ mây với tên gọi tiếng Latinh quen thuộc. Mây tầng như stratus hình thành khi không khí ổn định bốc lên chậm, tạo lớp phủ đều và xám xịt, thường kèm mưa phùn nhẹ kéo dài. Mây tích như cumulus hình thành khi có dòng khí đối lưu mạnh bốc thẳng lên, tạo hình khối bồng bềnh như bông gòn, và khi phát triển đủ lớn thành mây vũ tích thì gây mưa rào, giông sét dữ dội. Mây ti như cirrus nằm ở độ cao trên 6 km, nơi nhiệt độ rất lạnh khiến nó cấu tạo từ tinh thể băng, và gió mạnh tầng cao kéo chúng thành những sợi mỏng như lụa.

Vào một buổi chiều hè, bạn có thể quan sát cả một vòng đời hình thành mây chỉ trong vài giờ: buổi trưa nắng gắt làm xuất hiện những cụm mây trắng bồng bềnh dạng bông gòn (mây tích) do không khí nóng bốc lên nhanh, rồi chúng lớn dần, sẫm màu và vươn cao thành những cột mây khổng lồ dựng đứng (mây vũ tích) trước khi trút mưa rào kèm sấm chớp vào cuối chiều. Trong khi đó, vào những ngày trời trong xanh, bạn dễ thấy những vệt mây mỏng như lông chim cao tít trên bầu trời, đó chính là mây ti hình thành từ băng ở độ cao lớn, thường báo hiệu thời tiết sắp thay đổi trong một hai ngày tới.

Nhiều người nghĩ mây chỉ có một vài dạng cố định như "mây trắng" hay "mây đen" phân biệt bằng độ sáng tối, nhưng thực ra màu sắc chỉ phản ánh độ dày của đám mây (mây càng dày càng chặn nhiều ánh sáng nên trông tối hơn), còn hình dạng thực sự được quyết định bởi độ cao và cách không khí chuyển động bên trong nó. Cũng có người tưởng hình dạng mây là ngẫu nhiên hoàn toàn không đoán trước được, trong khi các nhà khí tượng có thể dự đoán khá chính xác kiểu mây sẽ hình thành dựa vào độ ẩm, nhiệt độ và kiểu gió của một ngày cụ thể.