La chaleur, la lumière, le son et l'énergie électrique sont toutes des formes produites lors d'un coup de foudre. Le fond des nuages se charge généralement négativement, tandis que la terre en dessous se charge positivement. Lorsque la différence de potentiel entre les deux devient suffisante pour briser la résistance électrique de l'air, des éclairs se produisent.
La densité énergétique d'un coup de foudre est élevée. Un seul boulon peut libérer entre 1 milliard et 10 milliards de joules avec une intensité de courant de 30 000 à 50 000 ampères. Les objets heurtés sont exposés à des champs électriques et magnétiques de haute intensité. La foudre qui traverse un arbre peut faire chauffer sa sève à des températures suffisantes pour une vaporisation instantanée, provoquant l'explosion de l'arbre. Ces températures élevées peuvent provoquer la fusion du sable ou du sol sous le coup de foudre, formant des structures tubulaires appelées « fulgurites ».
Les humains et les animaux qui sont frappés par la foudre survivent généralement, mais peuvent subir des lésions traumatiques de leur système nerveux et de leurs organes internes. La décharge électrostatique à haute température le long du trajet de la foudre provoque une surchauffe et une expansion explosive de l'air environnant, provoquant le tonnerre. La foudre peut parfois produire un rayonnement de haute énergie, comme les rayons X. Des recherches sont même en cours, depuis 2015, sur la possibilité que la foudre conduise à la création d'antimatière.
