Wolken sind Ansammlungen von Wassertröpfchen oder Eiskristallen in der Luft. Sie entstehen, wenn die Luft keine Feuchtigkeit mehr aufnehmen kann, weil sie schon damit gesättigt ist. Diese Sättigungsgrenze hängt von der Temperatur der Luft ab. Warme Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte. Steigt daher warme Luft auf und kühlt sich ab, so entstehen Wolken, wenn sie zuvor genügend Feuchtigkeit aufnehmen konnte.

Die Wolken befinden sich meist in der Troposphäre, der untersten Schicht der Erdatmosphäre. Sie reicht vom Erdboden bis in 8 km Höhe an den Polen und 18 km Höhe am Äquator. Etwa 90 % der Luft und nahezu der gesamte Wasserdampf befinden sich in diesem Luftgürtel. Die nächste Schicht bis in etwa 50 km Höhe nennt man Stratosphäre. Während die Temperatur in der Troposphäre mit größerer Höhe bis auf etwa - 60° C abfällt, steigt sie in der Stratosphäre wieder bis auf etwa 0ｰ C an. Die niedrige Temperatur an der Grenze zur Stratosphäre führt dazu, dass die Luft dort sehr trocken ist. Daher sind in der Stratosphäre nur selten Wolken zu finden.

Eine Wolke ist ein Gemisch aus Luft und sehr feinen Wassertröpfchen. Meist haben diese nur einen Durchmesser von zwei bis zehn Mikrometern. Erst in den Regenwolken sind die Tröpfchen größer und können einen Durchmesser von etwa 2 mm erreichen. Die Tröpfchen wachsen, wenn sie aus ihrer Umgebung mehr Wassermoleküle aufnehmen können als sie wieder abgeben. Da die Sinkgeschwindigkeit von der Größe der Tröpfchen abhängt, kommt es erst zu Regen, wenn die Tröpfchen entsprechend wachsen können und dadurch schwerer werden. Dabei spielen aber auch noch die Luftbewegungen eine Rolle, da es nicht nur horizontale Winde, sondern auch Auf- und Abwinde gibt. Wenn die Aufwinde relativ stark sind, können sie die Tropfen wieder in die Höhe transportieren, wo sich weiteres Wasser anlagern kann. Meist ist aber die Temperatur so niedrig, dass sich bereits Eis gebildet hat. Dann gefriert das sich anlagernde Wasser, das Eiskorn wird größer und fällt schließlich als Hagel zur Erde. Daher können Hagelkörner wesentlich größer als Wassertropfen werden.

Wolken sind nicht nur Ausgangspunkt für Niederschläge. Sie haben auch Bedeutung für den Strahlungshaushalt der Erde, in dem sie einerseits die Sonneneinstrahlung vermindern, andererseits aber auch die Erdabstrahlung aufhalten. Dies wird zum Beispiel im Sommer deutlich, wenn es bei bewölktem Himmel deutlich weniger warm ist als bei Sonne. Auch auf die Helligkeit haben sie Einfluss; Gewitterwolken können dazu führen, dass es auch zur Mittagszeit stockdunkel sein kann.