雲が空に浮かんでいる理由は、大気中の水分子が気体から液体または固体に変化し、微細な水滴や氷の結晶を形成すること、そしてこれらが周囲の空気よりも軽いために浮遊できることにあります。

まず、空気は湿度（水蒸気の含有量）によってその密度が変わります。湿度が高い空気（すなわち、水蒸気が多い空気）は、湿度が低い空気よりも密度が低く、したがって軽いのです。これは、水分子が窒素や酸素分子よりも軽いためです。

そして、空気が上昇すると（たとえば山の斜面を登ったり、温暖な地表から昇る風によって）、その温度は下がります。これは、空気が拡張するとエネルギーを使い、その結果として冷却されるためです。空気の温度が下がると、その中の水蒸気は冷たい空気中で凝結しやすくなります。これが雲を形成する過程です。

雲の中に形成された小さな水滴や氷の結晶は、その大きさと密度が非常に小さいため、上昇気流や周囲の空気の動きによって容易に浮遊することができます。つまり、これらの水滴や氷の結晶は、重力によって地面に引きずり下ろされる前に、空気中に浮遊し続けることができるのです。

ただし、これらの水滴や氷の結晶が十分に大きくなると（つまり、雲中で水滴や氷の結晶が結合して大きな雫や氷の塊が形成されると）、重力がそれらを地面に引きずり下ろします。これが雨や雪となって地面に降るのです。