Quan l’aire atmosfèric carregat de vapor d’aigua és refredat fins a atènyer l’anomenat punt de rosada es formen, damunt els nuclis de condensació, les gotes d’aigua que constitueixen el núvol. El refredament que provoca la formació de núvols és associat gairebé sempre als moviments ascendents d’aire. La massa d’aire carregada de vapor puja fins a capes atmosfèriques superiors, on la pressió és menor, cosa que provoca l’expansió de la massa i el consegüent refredament (precipitació). El color dels núvols depèn del volum i de la natura de les partícules que els componen. Els més foscs corresponen a les partícules més voluminoses.
Segons llur aspecte exterior, l’Organització Meteorològica Mundial proposa de classificar els núvols en deu gèneres, cadascun dels quals és designat per un nom llatí i una abreviatura: cirrus (Ci), cirrocumulus (Cc), cirrostratus (Cs), altocumulus (Ac), altostratus (As), nimbostratus (Ns), stratocumulus (Sc), stratus (St), cumulus (Cu) i cumulonimbus (Cb), els noms catalans dels quals són, respectivament, cirrus, cirrocúmul, cirroestrat, altocúmul, altoestrat, nimboestrat, estratocúmul, estrat, cúmul i cumulonimbe. Cadascun d’aquests gèneres pot presentar-se en diferents espècies, que es distingeixen per les particularitats de llur estructura. Segons la transparència formen diferents varietats. Finalment, segons l’altura, els núvols formen diferents famílies: família dels núvols superiors o alts, situats entre 6.000 m i la tropopausa (cirrus, cirrocumulus i cirrostratus), família dels núvols mitjans, situats entre 2.000 i 6.000 m (altocumulus, altostratus i stratocumulus), i família de núvols inferiors o baixos, situats per sota dels 2.000 m (nimbostratus, stratocumulus, stratus, cumulus i cumulonimbus).
Segons l’origen, hom els classifica en núvols de convecció, núvols d’advecció i núvols de front. En meteorologia interessa de conèixer no solament la forma i l’altura dels núvols, sinó també la velocitat i la direcció (nefoscopi), com també la quantitat (nuvolositat, precipitació).