Chmury to widoczne w atmosferze skupiska kondensatów pary wodnej, które powstają, gdy powietrze ochładza się do punktu rosy, a para wodna ulega nasyceniu i kondensacji na tzw. jądrach nukleacji. Fizyka chmur dzieli się na trzy główne działy: mikrofizykę (badanie pojedynczych kropelek lub kryształków lodu), makrofizykę (traktującą chmurę jako ośrodek ciągły z takimi parametrami jak temperatura, ciśnienie i wodność) oraz fizykę układów chmurowych (analizującą zespoły chmur na podstawie zdjęć satelitarnych i radarowych). Chmury i mgły często organizują się w specyficzne struktury, takie jak komórki konwekcyjne czy uliczki chmur, a ich powstawanie przypomina laboratoryjne zjawisko komórek Bénarda. Rodzaj organizacji chmur zależy od wysokości warstwy granicznej, stabilności atmosfery, prędkości i profilu wiatru. Te zjawiska są kluczowe dla zrozumienia procesów pogodowych i opadów.