พายุฟ้าคะนองเริ่มก่อตัวขึ้นจากก้อนเมฆคิวมูลัสก่อน เมื่อเมฆคิวมูลัสขยายตัวขึ้นและมีกระแสลมแนวตั้งแรงขึ้นก็จะขยายตัวสูงใหญ่เป็นเมฆคิวมูโลนิมบัส ซึ่งเป็นเมฆของพายุฟ้าคะนอง การเกิดเมฆพายุฟ้าคะนองต้องเกิดขึ้นในบรรยากาศ ซึ่งมีอัตราเปลี่ยนของอุณหภูมิของอากาศชื้น หรือตามเงื่อนไขดังต่อไปนี้
- อากาศร้อนและมีความชื้นมาก
- อากาศมีค่าอัตราเปลี่ยนของอุณหภูมิอยู่ระหว่างอัตราเปลี่ยนเอเดียแบติคของอากาศแห้ง และอัตราเปลี่ยนอิ่มตัว ซึ่งเรียกว่า "การไร้เสถียรภาพแบบเงื่อนไข" (ดูเรื่อง อัตราเปลี่ยนของอุณหภูมิตามความสูง)
- มีกลจักรซึ่งทำให้อากาศลอยตัวขึ้น เช่น อุณหภูมิสูงที่พื้นดินหรืออากาศเคลื่อนตัวสูงขึ้นเมื่อพัดผ่านภูเขา (ดูเรื่อง กระแสลมตามแนวตั้ง)ระยะของการเกิดพายุฟ้าคะนองอาจจะแบ่งออกได้เป็น ๓ ขั้นดังนี้
ก. ขั้นคิวมูลัส (cumulus stage)
ในขั้นนี้ ลักษณะเมฆจะเป็นแบบคิวมูลัส ในเมฆคิวมูลัสที่จะขยายตัวเป็นเมฆพายุฟ้าคะนองนี้ มีกระแสลมพัดขึ้นทางแนวตั้งตลอดตั้งแต่ฐานจนไปถึงยอดเมฆ อัตราความเร็วของกระแสลมแนวตั้งนี้บางครั้งอาจจะถึง ๕๐ กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในระหว่างขั้นเริ่มต้นของพายุฟ้าคะนอง อากาศในบริเวณก้อนเมฆจะมีอุณหภูมิสูงกว่าตอนบริเวณใกล้เคียงและยิ่งนานขึ้นความแตกต่างของอุณหภูมิยิ่งเพิ่มขึ้น ในชั้นเริ่มต้นของขั้นคิวมูลัสนี้เม็ดน้ำต่างๆ ในเมฆจะมีขนาดเล็กๆ แต่ก็จะโตขึ้นเรื่อยๆ พร้อมกับขนาดของก้อนเมฆ ในระดับต่ำกว่าระดับจุดน้ำแข็งจะมีเม็ดน้ำอยู่ในก้อนเมฆ และที่ระดับสูงกว่านั้นมักจะมีพวกหิมะอยู่ในก้อนเมฆเป็นส่วนมาก
