Nuvens cumulonimbus produzem tempestades, nevascas, chuvas torrenciais, tempestades de granizo e tornados. Embora tenham uma base baixa, essas nuvens são muito profundas e podem se estender por quilômetros na atmosfera.
Essas nuvens são tão altas que, embora sejam feitas de gotículas de água em seus níveis inferiores, e feitas de cristais de gelo perto do topo. Eles são tão densos que são escuros e ameaçadores quando vistos do solo. Isso ocorre porque a luz é espalhada por muitas gotas de água e gelo na nuvem à medida que ela passa.
Uma nuvem cumulonimbus é criada quando as correntes de convecção interagem com o ar instável. O ar quente e úmido sobe para a nuvem, o que leva à condensação e mais aquecimento. Isso contribui para fortes correntes de atualização. Os cristais de gelo no topo da nuvem caem através da nuvem para criar correntes descendentes. Estes emergem do fundo da nuvem como vento forte, que resfria o ar nas correntes de ar. Eventualmente, esse sistema de convecção para e a nuvem finalmente se decompõe.
No entanto, no ato de se decompor, a nuvem cumulonimbus pode liberar toda a sua umidade em uma tempestade intensa. Em outros casos, as correntes ascendentes e descendentes podem se separar e produzir uma supercélula. Isso pode produzir um tornado.