เมฆคิวมูโลนิมบัสเป็นหนึ่งในเมฆที่ใหญ่ที่สุดที่ก่อตัวขึ้นในรูปแบบสภาพอากาศของโลก ลักษณะที่คล้ายคอลัมน์สูงมักมีลักษณะแบนราบสามารถบ่งบอกถึงสายฟ้าที่รุนแรงฝนตกหนักและลมแรง เมฆพายุก่อตัวขึ้นจากอากาศอุ่นที่เย็นลงและสร้างน้ำแข็งที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นหรือความสูงเหนือพื้นดินและมีฝนตกในระดับที่ต่ำกว่า พวกเขายังสามารถสร้างลูกเห็บและพายุทอร์นาโดที่สามารถทำให้พืชและทรัพย์สินเสียหายและบาดเจ็บต่อผู้คนและสัตว์
เมื่อดวงอาทิตย์อุ่นพื้นดินอากาศเริ่มลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ หากมีความชื้นหรือไอน้ำเพียงพอเมฆสามารถก่อตัวได้ การก่อตัวของ Cumulonimbus เริ่มต้นด้วยเมฆคิวมูลัสขนาดเล็กซึ่งไม่ได้ระบุสภาพอากาศที่รุนแรง หากอากาศที่สูงขึ้นยังคงผลักดันขึ้นไปเรื่อย ๆ เมฆคิวมูลัสสามารถลอยขึ้นสู่ยอดสูงของคิวมูลัสด้วยความสูงถึงหมื่นฟุตหรือเมตร การก่อตัวของหยดน้ำฝนจะปล่อยความร้อนและพลังงานที่สามารถสร้างขึ้นเพื่อก่อตัวเป็นเมฆขนาดใหญ่มากขึ้น
เมื่อฟ้าผ่าเริ่มเกิดขึ้นเมฆคิวมูโลนิมบัสก็พัฒนาขึ้นและพายุฝนฟ้าคะนองก็เกิดขึ้น พายุฝนฟ้าคะนองสามารถเกิดขึ้นได้ในรูปของเมฆก้อนเดียวซึ่งมักเรียกว่าพายุมวลอากาศหรือเซลล์ที่แยกได้ พวกเขายังสามารถเรียงแถวตามแนวชายแดนซึ่งเป็นเส้นแบ่งระหว่างอากาศอุ่นมวลอากาศชื้นและระบบอากาศแห้งที่เย็นกว่า แนวพายุเหล่านี้มักจะเรียกว่าพายุพายุแนวพายุและสามารถสร้างสภาพอากาศที่รุนแรง
เมฆมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาและเมฆคิวมูโลนิมบัสก็ไม่มีข้อยกเว้น พวกมันผ่านวงจรชีวิตโดยแต่ละเฟสจะมีสัญญาณหรือลักษณะพิเศษ ขั้นตอนเหล่านี้โดยทั่วไปเรียกว่าการพัฒนาเป็นผู้ใหญ่และการกระจาย
เมฆคิวมูโลนิมบัสกำลังพัฒนากำลังดูดซับความร้อนจากอากาศที่สูงขึ้นด้วยฝนและน้ำแข็งที่ก่อตัวในระดับความสูงที่แตกต่างกัน เมื่อละอองฝนปล่อยความร้อนมากขึ้นการลอยขึ้นของอากาศอย่างรวดเร็วสามารถก่อตัวขึ้นในระบบคลาวด์ หากมีความชื้นเพียงพอและน้ำแข็งสะสมหรือเกาะติดกันลูกเห็บสามารถก่อตัวได้
เมฆคิวมูโลนิมบัสผู้ใหญ่มักเรียกว่าพายุฝนฟ้าคะนอง สายฟ้าเกิดขึ้นเมื่อพลังงานไฟฟ้าเกิดจากการเสียดสีของน้ำในเมฆ เมฆที่มีลักษณะเป็นเสาสูงตระหง่านก่อตัวเป็นรูปร่างแบนราบซึ่งมักเรียกว่าทั่ง ทั่งเกิดขึ้นเมื่ออากาศความเร็วสูงเรียกว่าเจ็ตสตรีมผลักพายุด้านบนไปข้างหน้าของคอลัมน์
พายุฝนฟ้าคะนองที่เป็นผู้ใหญ่สามารถสร้างลมแรงจากลมหนาวที่พัดผ่านลงมาจากด้านล่างของก้อนเมฆหรือที่รู้จักกันในชื่อ microbursts หรือ fust ฝนตกหนักและฟ้าผ่าบ่อยครั้งบ่งบอกว่ามีพายุใหญ่กำลังคืบหน้า มักพบลูกเห็บในพื้นที่ด้านหน้าของพายุเนื่องจากผลึกน้ำแข็งที่สะสมนั้นหนักเกินไปและตกลงมาจากพายุ
สภาพอากาศบางแห่งสามารถสร้างพายุฝนฟ้าคะนองซึ่งเป็นอันตรายได้มากกว่า พายุฝนฟ้าคะนองซุปเปอร์เซลล์เป็นเมฆคิวมูโลนิมบัสเต็มรูปแบบที่มีการหมุนภายในเรียกว่า mesocyclone อากาศเคลื่อนที่ในทิศทางต่าง ๆ ที่ระดับความสูงต่างกันทำให้ซุปเปอร์เซลล์หมุนวนซึ่งอาจทำให้เกิดพายุทอร์นาโดหรือลมแรง ซุปเปอร์เซลล์สามารถเป็นระบบที่เสถียรมากและสภาพอากาศที่อันตรายสามารถเกิดขึ้นได้เป็นระยะเวลานานในระยะทางไกล
เมื่อพายุยังคงดำเนินต่อไปฝนจะตกผ่านเมฆลบความชื้นและเปลี่ยนการไหลของอากาศ ความร้อนที่ก่อให้เกิดการไหลเวียนของอากาศอย่างรวดเร็วในพายุที่กำลังพัฒนาหายไปและพายุก็เริ่มกระจายไปบางส่วนของฝน แต่ลมน้อย โครงสร้างเมฆที่สูงตระหง่านเริ่มแตกสลายและเมฆคิวมูโลนิมบัสกลายเป็นชั้นเมฆที่มีความสม่ำเสมอมากกว่าหรือหายไป
เมฆประเภทอื่น ๆ สามารถแสดงให้เห็นว่าพายุกำลังจะมาถึง เมฆขนปุยเป็นชั้นน้ำแข็งที่บางมากที่ระดับความสูงซึ่งมักเรียกว่าตัวเล็กหรือคล้ายขนนก ผลึกน้ำแข็งเหล่านี้จริง ๆ แล้วเป็นสุดยอดของเมฆคิวมูโลนิมบัสซึ่งอยู่ห่างออกไปซึ่งถูกผลักไปข้างหน้าด้วยลมแรงสูงที่เรียกว่าเจ็ตสตรีม เมฆขนสามารถบ่งบอกได้ว่าสภาพอากาศที่มีพายุนั้นอยู่ห่างออกไปหนึ่งหรือสองวันเพราะกระแสน้ำเจ็ทเคลื่อนตัวเร็วกว่าบริเวณที่เป็นพายุ


