La grêle est généralement associée aux cumulonimbus. La formation de grêle est causée par la surfusion de liquide soulevé en dessous des températures de congélation lors d'orages violents.
Les nuages sont généralement classés en fonction de leur altitude. Les cirrus ont des altitudes élevées et peuvent se former jusqu'à 20 000 pieds du sol. Les nuages de basse altitude connus sous le nom de stratus ont des hauteurs moyennes d'environ 6 500 pieds. Les nuages de niveau intermédiaire, qui sont préfixés par "alto", sont situés entre les cirrus et les stratus. Les cumulus se forment généralement à basse altitude, mais ils peuvent rapidement s'élever à de grandes hauteurs. La présence de cumulus dans le ciel indique généralement un temps beau et ensoleillé. Lorsque les cumulus rassemblent suffisamment de vapeur d'eau pour devenir denses et lourds, ils se transforment en cumulonimbus, également appelés « têtes de tonnerre ».
Les cumulonimbus sont formés de colonnes montantes d'air chaud, qui se refroidissent dans l'atmosphère. L'humidité accumulée dans l'air commence à se condenser pour produire des cumulus, qui prennent plus tard la forme d'orages lorsque le volume accru d'humidité atteint le point de saturation. Pendant les orages, le liquide surfondu qui se forme dans le courant ascendant des cumulonimbus se transforme en grêlons de tailles variées, selon la vitesse des courants d'air ascendants. La grêle finit par tomber sur la terre, qui s'accompagne souvent d'éclairs, de fortes pluies, de vents forts et même de tornades.
