La vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère peut se condenser sous forme de nuage et passer à l'état liquide, par suite d'un refroidissement, par le passage de l'air d'une région chaude dans une autre plus froide, par détente ou par mélange avec une masse d'air plus froide. Encore faut-il remarquer que si une masse d'air contient de l'humidité et qu'elle se refroidisse, soit, selon la règle, en s'élevant dans des couches plus hautes de l'atmosphère, soit pour toute autre cause, il pourra se faire qu'elle devienne sursaturée. En ce cas, son excédent de vapeur d'eau se transformera généralement en gouttelettes dont le diamètre peut varier de 6 à 100 microns (millièmes de millimètre). Cette transformation, comme l'a montré Aitken, est grandement favorisée par la présence de poussières microscopiques, qui servent de centres de précipitation. La température s'abaisse-t-elle encore, les gouttelettes passent à l'état de surfusion, puis finissent par devenir de petits cristaux de glace très fins.

Cumulus humilis... signe de beau temps. © Elsa Soucasse.

Toute agglomération de particules d'eau, liquides ou solides, flottant dans l'air, constitue un nuage. Les types de nuages que l'on peut observer sont extrêmement nombreux, et les classifications qui ont été élaborées sont souvent complexes. Mais, en première approche, on peut dire qu'il n'existe, en réalité, que deux grandes catégories de nuages, les cirrus, formés de glace, et les cumulus, formés d'eau; les cirrus proviennent ordinairement des masses d'air, qui, après avoir été en contact avec la surface de la terre ou des eaux, sont envoyées à de très grandes altitudes (10 kilomètres et au delà) par le puissant tourbillonnement ascendant des cyclones et des bourrasques; les seconds sont produits par un mouvement ascensionnel vertical, surtout aux heures chaudes de la saison chaude. 
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Cirrus.

Reste, on l'a dit, que ces deux catégories de nuages présentent de nombreuses variantes. Les premiers, Lamarck et Howard, puis Poëy, Cl. Ley; Köppen, Abercromby et H. Hildebrandsson ont cherché à les classifier. D'autres ont suivi. En 1956, l'Organisation météorologique mondiale a ainsi adopté une classification inspirée de celle de Howard, qui était calquée sur celles du monde vivant, qui distingue genres, espèces variétés. L'image ci-dessous montre par exemple des nuages du genre cumulus, et d'espèce humilis... 
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Stratocumulus... là, ça se gâte. © Elsa Soucasse.

D'autres classifications sont basées plutôt sur l'altitude à laquelle se situent les nuages.  La commission internationale des météorologistes, réunie Munich en 1891, avait, elle pris pour base la classification de Abercromby et H. Hildebrandsson, en la modifiant un peu par un comité permanent. Elle se retrouva dans l'Atlas international des nuages, dont la publication avait été décidée lors de la réunion du comité permanent à Upsala, en 1894. Cet atlas, accompagné de figures, distinguait deux formes dans les nuages : les uns sont divisés en fragments, les autres étalés en nappes; en tout, dix espèces. Elle est encore intéressante pour sa simplicité, aussi en voici les principes :

Les nuages supérieurs, de 9 000 m d'altitude en moyenne, sont : les cirrus, vulgairement queues-de-cheval, à structure fibreuse, et les cirro-stratus, forme étalée et presque homogène des mêmes masses de glace, qui produit parfois des halos autour du Soleil et de la Lune. Les nuages moyens, de 3 000 m  à 7 000 m, ont deux formes divisées, le cirro-cumulus ou ciel pommelé; l'alto-cumulus, à boules plus épaisses et légèrement ombrées; l'un et l'autre laissant voir du ciel entre leurs balles. La forme étalée est l'alto-stratus, qui produit non des halos, mais des petites couronnes. Les nuages inférieurs planent au-dessous de 2000 m. Ce sont les strato-cumulus, bourrelets de nuages sombres qui couvrent parfois tout le ciel, surtout en hiver, mais laissent voir entre eux du ciel bleu (ou les couches nuageuses situées au-dessus), et les nimbus, nuages à pluie, couche épaisse de nuages sombres et déchirés. Quand cette dernière couche se déchire en lambeaux très déchiquetés; ce sont des fracto-nimbus. Encore plus bas, au-dessous de 1 000 m se trouvent les stratus ou brouillards élevés; fracto-stratus, quand leur couche est déchirée en lambeaux. 

Les nuages de courant ascendant diurne, ou cumulus, ont leur base à 1 400 m  environ d'altitude. On les reconnaît à leur forme arrondie de balles de coton. Leurs sommets sont à 1 800 m. Mais, pendant les journées très chaudes et humides, les courants ascendants peuvent former de grands bancs, des masses énormes de cumulo-nimbus, nuages à averses, nuages d'orage, dont la base est naturellement à 1 400 m, mais dont les sommets peuvent atteindre à 4, 6, 8 kilomètres et davantage. Comme ils pénètrent dans les couches glacées, leurs sommets sont souvent effilochés en cirrus, et forment même des « champignons » ou «-enclumes-» de cirrus, qui surmontent leur masse arrondie ou surélevée en grosses tours. Ces cirrus qui les surmontent, ou qui parfois flottent  autour d'eux, sont de vrais nuages de cristaux de glace; on les a pourtant appelés « faux cirrus » pour les distinguer des cirrus ordinaires, qui, formés par le tourbillon ascendant des bourrasques, ne quittent pas les régions supérieures de 9 à 10 kilomètres d'altitude Mais leur seule différence est dans la hauteur. 

En règle générale, les nuages d'eau étalés se résolvent en pluie; les nuages d'eau divisés restent en suspension, ainsi que les nuages de glace. La pluie d'orage est le résultat du mélange brusque des cirrus bas, ou faux cirrus, avec les sommets en surfusion, des grands cumulus. (E. Durand-Gréville).