Nepriklausomai nuo debesų tipo, pagrindiniai jų formavimosi principai yra vienodi. Oras, kuriame yra vandens garų, pakyla, vandens garai kondensuojasi iš oro ir susidaro matomas vandens garų telkinys arba debesis. Yra keletas debesų tipų, tačiau pagrindinės klasifikacijos yra sluoksniuotieji, plunksniniai ir kamuoliniai debesys.
Pirmasis debesų susidarymo žingsnis yra garavimas, transpiracija ir oro kaitinimas. Garavimas ir transpiracija, bendrai vadinami evapotranspiracija, yra gyvybiškai svarbios hidrologinio ciklo dalys. Garavimas įvyksta, kai vandens telkinį, pavyzdžiui, ežerą ar vandenyną, įkaitina saulė taip, kad paviršiaus vanduo sublimuojasi arba virsta garais. Transpiracijos metu augalai „prakaituoja“ vandeniu per savo lapus ir stiebus kaip aušinimo proceso dalį. Tada šis vanduo virsta garais ir susimaišo su oru. Panašiai vanduo iš dirvožemio taip pat gali virsti garais, kai yra veikiamas šilumos ir oro.
Įšilus žemės ir vandens paviršiams, įkaista ir šalia jų esantis oras. Kadangi karštas oras yra mažiau tankus nei vėsus, įkaitęs oras pradeda kilti į atmosferą. Garų siuntiniui kylant, atmosferos slėgis krenta ir siuntinys pradeda plėstis. Dėl šio išsiplėtimo garai atvėsina, o dėl aušinimo vanduo kondensuojasi arba susikaupia ore. Taip yra todėl, kad vėsus oras nesulaiko tiek vandens garų, kiek šiltas.
Apibendrinant galima pasakyti, kad šiluma sukelia oro sklypo kilimą, slėgio kritimas didėjančiame aukštyje sukelia oro išsiplėtimą, oro plėtimasis sukelia vėsinimą, o aušinimas sukelia vandens kondensaciją iš oro skysčio lašelių pavidalu. . Temperatūra, kurioje prasideda kondensacija, vadinama rasos tašku. Rasos taškas susidaro, kai oras yra prisotintas arba sulaiko tiek vandens garų, kiek gali, atsižvelgiant į jo temperatūrą ir slėgį. Orui kylant aukštyn kondensuojasi daugiau vandens, kol oro gabalas pasiekia tokią pačią temperatūrą kaip ir aplinkos atmosfera, arba jos pusiausvyros temperatūra. Jei vandens garai kondensuojasi į pakankamai skysto vandens, kad taptų matomi, tai vadinama debesiu.
Debesų formos ir tipai labai priklauso nuo to, kiek laiko garų gabalas pakyla pasiekęs rasos tašką, arba, kitaip tariant, nuo atstumo, kuriuo jis pakyla tarp rasos taško temperatūros ir pusiausvyros temperatūros. Oro siuntinys, kuris ilgą laiką kyla aukštyn pasiekęs rasos tašką, sukurs aukštą, purią masę, pavyzdžiui, kamuolinį debesį. Šis tipas yra pūstas ir turi apibrėžtus kraštus. Oro sklypas, kuris pasiekia pusiausvyrą beveik tuo pačiu metu, kai pasiekia rasos tašką, sukurs plokštesnę, sluoksniuotą masę, dažniausiai sluoksninį debesį. Jie susidaro žemai iki žemės ir atrodo kaip pilka antklodė.
Ypatingai karštą dieną oro siuntinys gali labai ilgai atvėsti, todėl gali susidaryti daug debesų. Plunksniniai debesys, kitaip dar vadinami „kumelės uodegomis“, yra plonos arba plunksniškos masės, kurios atmosferoje yra taip aukštai, kad jų lašeliai kristalizuojasi. Gali būti debesų klasifikacijų derinių, tokių kaip cirrostratus arba cirrocumulus. Nimbas yra debesis, iš kurio susidaro krituliai.