Onweersbuien kunnen op meerdere manieren gevormd worden, maar de meest voorkomende is het 'single cell - type', dat op een warme (zomer)dag ontstaat. Ook komen ze in groepen voor bij een 'buienlijn'.
Het begint meestal met het onstabieler worden van de atmosfeer door het steeds warmer en vochtiger worden van de onderste lagen van die atmosfeer, terwijl de bovenlucht kouder wordt. Daardoor kunnen kleine 'cumuluswolken' (zie foto) uitgroeien tot 'buien'. Andere mogelijkheden zijn opstuwing tegen bergen en of het binnendringen van koude lucht bij een 'koufront'.
De onweersbui ontstaat in drie stappen, gaande van een cumulusstadium naar een volwassen stadium en tenslotte naar een eindstadium. Tijdens het condensatieproces van het 'volwassen stadium' komt veel warmte vrij, waardoor de stijging versterkt wordt en de wolk kan groeien tot de hoogte waar de gevormde druppeltjes gaan bevriezen. De temperatuur binnenin de wolk is dan gedaald tot ongeveer min 40 °C. Dan ontstaat er 'neerslag'. In het 'eindstadium' is de bui zodanig uitgezet dat ze de rand van de troposfeer kan raken en niet meer verder groeit. De uitgewaaierde bovenkant bestaat dan helemaal uit 'ijskristallen' en de bui heeft zijn eindstadium bereikt. Buien kunnen tot grote hoogte doorgroeien, afhankelijk van de plaats op aarde. Bij ons is de verticale afmeting zo'n 8 tot 12 km, terwijl buien in de tropen een hoogte van 16 km kunnen bereiken.

Bliksem is de ontlading tussen een gebied met een positieve lading en een gebied met een negatieve ontlading. In een wolk ontstaan deze gebieden bij het bevriezen van de kleine wolkendruppeltjes tot ijskristalletjes.
Helemaal duidelijk is dat nog niet, maar bij het bevriezen vindt er een ladingscheiding plaats, waarbij de buitenkant van een druppeltje positief wordt (H+ ionen) en er door het uitzetten tijdens het bevriezen afspringt.
De zwaardere binnenkern blijft negatief achter en wordt minder sterk mee naar boven gevoerd door de opwaartse stroming in de wolk.
Tussen deze twee hoofdgebieden in de wolk vinden de meeste ontladingen plaats, die we als het oplichten van de wolk zien. Onder de wolk ontstaat op aarde een spiegellading door de aantrekking van de negatieve lading onderin de wolk en ook hier tussen vinden ontladingen plaats, maar slechts een kwart van alle ontladingen gaat naar de aarde.

Een bliksemontlading kan niet ineens plaatsvinden tussen twee tegengesteld geladen gebieden, want daar is de lucht een te slechte geleider voor. Zelfs bij spanningen van méér dan 10 miljoen Volt kan er geen spontane "vonk" overspringen over een afstand van vele kilometers.
Hiervoor is het nodig, dat er stapsgewijs een kanaal ("stepped leader") wordt opgebouwd, doordat de lading zich gaat verplaatsen in die richting waar de lucht om één of andere reden wat beter geleidend is dan de rest.
Wanneer er een kanaal gevormd is tussen de wolk en de aarde (of tussen verschillende gebieden in de wolk), gaan er meerdere ontladingen plaatsvinden door hetzelfde kanaal, waardoor wij dat kanaal zien 'flikkeren'. Deze verschillende ontladingen door hetzelfde kanaal gaan gepaard met luide langdurige 'knallen' of 'gerommel'. Dit noemen we 'donder'.

Het gevormde bliksemkanaal begint meestal met een kleine voorontlading tussen twee verschillend geladen gebiedjes in de wolk, waarbij de negatieve lading richting aarde gaat.
Vervolgens zoekt deze voorontlading zich een weg naar beneden, waarbij de richting bepaald wordt door de aanwezigheid van 'ionen' (dit zijn geladen deeltjes, meestal negatieve elektronen) en het kanaal zich op die manier in vele richtingen kan ontwikkelen.
Op een gegeven moment is het kanaal zo dicht bij de grond gekomen, dat zich vanaf hier een positief kanaal gaat ontwikkelen (meestal vanaf een hoog punt, zoals bijvoorbeeld een boom, een huis, een mast, enzovoort).
Als het contact met de grond gemaakt is, vindt er een 'hoofdontlading' plaats, die wij als de 'bliksemflits' zien. Er zijn meestal meerdere grondkanalen gevormd, maar slechts één kanaal maakt effectief contact.  Op die manier loopt de positieve lading of stroom vanaf de aarde naar de wolk. Meestal vinden er meerdere ontladingen plaats door hetzelfde kanaal.

Zoals hierboven reeds vermeld trekken bomen en masten de bliksem aan.  Wanneer er een blikseminslag plaatsvindt, dan kunnen alle levende wezens in de buurt van de inslag gedood worden binnen een straal van een paar honderd meter rondom de inslag. Berucht zijn bijvoorbeeld lichtmasten bij sportvelden.
Vooral bij open veldsporten zoals voetbal, hockey en golf, worden jaarlijks mensen getroffen en gedood door een blikseminslag. Dit komt, omdat elk hoog punt gaat optreden als startkanaal vanaf de grond.
Ook zeilboten lopen een groot gevaar, omdat de mast als grondkanaal gaat fungeren en in zoet water de stroom moeilijk kan worden afgevoerd in het water.
Wanneer de bliksem inslaat, ontstaan er door de bijbehorende magnetische velden rondom het kanaal, op grote afstand van de inslag nog sterke inductie spanningen.
Hierdoor kunnen vooral elektrische apparaten volledig vernield worden, wanneer ze hiervoor niet voldoende beschermd zijn (geaard). Ook kan de aardlekschakelaar omslaan, waardoor alle elektrische apparatuur wordt uitgeschakeld.