Il temporale è una violenta perturbazione che si manifesta con raffiche di vento, rovesci di pioggia e talora grandine e frequenti scariche elettriche. È un fenomeno di breve durata e di estensione limitata.
Dal punto di vista genetico, si usa estinguere tra temporali frontali e temporali di massa. I temporali frontali possono essere di fronte caldo, di fronte freddo, di fronte occluso e prefrontali (cioè che precedono di alcune centinaia di km l'arrivo di un fronte freddo), con significative differenze tra loro riguardo all'evoluzione dei cumulonembi, all'altezza dal suolo della loro base e alla violenza dei venti e delle precipitazioni. I temporali di massa si chiamano cosi perché si sviluppano all'interno di una massa d'aria e vengono a loro volta distinti in convettivi, advettivi e orografici, a seconda che l'innesco del moto ascensionale sia dovuto ad un processo di riscaldamento dal basso (temporali estivi pomeridiani), allo scorrimento di aria fredda su superfici più calde (temporali delle zone costiere) oppure alla presenza di rilievi ostacolo (temporali di montagna).
Con l'uso di aerei e di particolari radar meteorologici, si è scoperto che, all'interno di ogni sistema temporalesco, sono presenti una o più “cellule", ognuna delle quali presenta un ciclo vitale di circa un'ora. In generale un temporale si sviluppa in tre fasi.
All'inizio, nello stadio di formazione della cellula temporalesca, il calore latente liberato nella condensazione del vapore acqueo crea un massiccio cumulonembo dentro il quale si originano forti correnti ascensionali, la cui velocità aumenta con la quota. A ogni livello la temperatura della nube è superiore a quella dell'aria circostante. Alla base della nube si formano goccioline d'acqua e alla sommità acqua mista a cristalli di ghiaccio, che in parte si trasformano in chicchi di grandine. Questa fase è caratterizzata dall'assenza di precipitazioni e dalla separazione tra cariche elettriche.
La seconda fase, lo stadio di maturità, inizia con le prime precipitazioni, che generano correnti discendenti, prima nella parte bassa centrale del cumulonembo e poi in tutta la nuvola. Al suolo le correnti discendenti provocano un abbassamento della temperatura, un aumento della pressione e mutamenti nella direzione dei venti. In questa fase, della durata di 15-20 minuti si verificano violenti rovesci di pioggia, spesso accompagnati da grandine e scariche elettriche (fulmini) tra la parte bassa del cumulonembo e il suolo e anche all'interno della nube. La cellula temporalesca raggiunge la sua massima altezza (circa 12 km) e al suo interno si manifestano moti vorticosi. La corrente discendente, giunta al suolo, diverge in tutte le direzioni muovendosi con la massima velocità in quella verso cui si sposta la cellula temporalesca, dove dà origine a un piccolo fronte (fronte del gruppo) che precede un cuneo d'aria fredda spesso da poche centinaia ad un migliaio di metri. Ai margini della cellula l'aria calda, richiamata dalla debole depressione al di sotto della nube e sospinta dal cuneo di aria fredda, si solleva producendo correnti ascensionali che tendono a prolungare la vita della cellula.
Nella terza fase, lo stadio dell'estinzione, le correnti ascendenti diminuiscono e si estinguono, mentre permangono ancora per un certo tempo le correnti discendenti, che, arrivate alla base della nube, si distribuiscono in senso orizzontale. A un certo punto l'aria fredda occupa tutta la cellula temporalesca e ha inizio lo stadio di dissolvimento del temporale. La nube comincia a espandersi lateralmente alla base, mentre alla sommità si sviluppa la caratteristica forma a incudine, formata da cristalli di ghiaccio. Le precipitazioni cessano e l'aria torna stabile.
Ai temporali sono spesso associate scariche elettriche ad alta tensione generate da forti differenze di potenziale che si scaricano all'interno della nube o tra le nubi (fulmini diffusi) o tra la nube e il suolo (fulmini ramificati), la cui genesi è la seguente.
I cristalli di ghiaccio presenti nella nube, a causa del forte movimento dell'aria, perdono alcuni pezzi: quelli più piccoli si caricano positivamente e sono portati verso l'alto, mentre le parti più grandi, negative, si distribuiscono nella parte intermedia e ancora cariche elettriche positive si accumulano alla base della nube. Si ha dunque un campo tripolare.
Anche la Terra è carica negativamente e normalmente la differenza di potenziale rispetto alle nubi è di 300000 V. Durante un forte temporale però la differenza di potenziale può raggiungere il miliardo di volt, che viene neutralizzata attraverso il fulmine.
Parte dalla nube una piccola carica esplorativa di ioni che cerca la strada di minore resistenza per arrivare al suolo, generalmente dove c'è un oggetto appuntito o metallico. Per questo il fulmine presenta questo aspetto ramificato a partire dalla nube. Una volta aperto il canale, dal basso parte la vera e propria scarica elettrica che lo attraversa, anche se a noi sembra che parta dall'alto, formando il lampo. Poiché l'aria si riscalda fino a 30000 °C e rapidamente, si dilata improvvisamente producendo il tuono.