La foudre et le tonnerre se produisent en même temps, mais le son du tonnerre est entendu après l'éclair, car la lumière se déplace plus vite que le son. Bien que la foudre puisse être vue sur des kilomètres, le tonnerre est rarement entendu au-delà d'un rayon de 10 milles.
Lorsque la foudre se déplace des nuages vers le sol, elle ouvre un petit trou, ou canal, dans l'air. Une fois la foudre disparue, le trou s'effondre et revient vers l'intérieur. Le son qui en résulte est le tonnerre. La lumière se déplace à une vitesse de 186 282 miles par seconde, permettant à l'œil humain de voir un éclair immédiatement au fur et à mesure qu'il se produit. Les sons voyagent à une vitesse beaucoup plus lente de 1 087 pieds, soit un cinquième de mile par seconde.
La vitesse de propagation des ondes sonores varie en fonction de la température de l'air et de la vitesse du vent. Le tonnerre semble gronder ou rouler parfois en raison de lignes en zigzag, ou fourches, qui se produisent lorsque la foudre qui frappe n'est pas visible. Ces fourches peuvent s'étendre sur plusieurs kilomètres. Ces branches de foudre sont plus éloignées du sol ; par conséquent, ils produisent des sons de tonnerre, qui prennent plus de temps à être entendus que le gros éclair qui a produit à l'origine les fourches ramifiées.