El rayo se produce cuando hay una descarga eléctrica en el seno o alrededor de una tormenta. El rayo nube-tierra se origina cuando la carga eléctrica se desplaza entre la base de una nube cargada negativamente y el suelo, con carga positiva. Esta es la variante del rayo más espectacular, con brillantes ramificaciones quebradas del cielo hasta el suelo.
Cada descarga dura una fracción de segundo. A veces se necesitan varias descargas para equilibrar la carga eléctrica, lo que hace que parezca que el rayo parpadea. A menudo, la descarga principal se combina con otras menores que van a parar al aire o al interior de la nube.
El suelo y casi cualquier objeto sólido en contacto con él es mejor conductor de la electricidad que el aire. lo que significa que a las masas de tierra elevadas y a los objetos altos, tales como edificios y árboles, es más fácil que les alcance un rayo.
La mayoría de los rayos nube-tierra se producen desde la base de la nube. Sin embargo existe una forma menos frecuente, llamada descarga positiva que se da cuando las cargas positivas de la parte alta de la nube reaccionan con las negativas del suelo y envían un poderoso rayo desde la parte superior de la nube hacia el suelo. Como este tipo de rayo debe recorrer una distancia mayor, la carga eléctrica tiene que ser muy potente.