Nước từ sông, hồ hay biển cả khi gặp ánh nắng mặt trời chiếu vào sẽ bốc hơi thành khí, khi bốc hơi các khí này do nhiều quá nên quy tụ lại ( ở thể hơi ) nên có mây trắng ( khi các khí này chưa quy tụ nhiều ), còn mây đen là do khi các khí này quy tụ nhiều, phần mây trắng bị trộn vào nhau nhiều quá nên tạo ra mây xám, quy tụ nhiều hơn nữa thì sinh ra mây đen.

Chính độ dày hay chiều cao của đám mây là nguyên nhân khiến cho mây có màu xám. Khi mây mỏng, chúng sẽ để cho phần lớn ánh sáng xuyên qua và có màu trắng. Nhưng cũng như những vật thể truyền ánh sáng khác, mây sẽ tuân theo quy luật càng dày càng ít ánh sáng có thể xuyên qua.

Trước hết chúng ta cần tìm hiểu qua về bản chất của mây. Mây là tập hợp của rất nhiều hạt nước hoặc tinh thể đá nhỏ li ti, được tạo thành khi hơi nước ngưng tụ lại trong những túi không khí đang bốc lên. Trong điều kiện thời tiết bình thường, không khí tiếp tục được đẩy lên khiến cho đám mây được bồi đắp thêm.

Những hạt nước và tinh thể đá nhỏ xíu này có kích cỡ nhỏ vừa đủ để có thể phân tán tất cả các màu sắc của ánh sáng. Khi ánh sáng được hợp thành từ tất cả các màu, nó sẽ được mắt chúng ta cảm nhận là màu trắng.

Khi mây mỏng, chúng sẽ để cho phần lớn ánh sáng xuyên qua và lúc đó mây có màu trắng. Khi độ dày của đám mây tăng lên, phần đáy của đám mây sẽ có màu tối hơn do ít ánh sáng xuyên qua, nhưng vẫn có thể phân tán được tất cả các màu. Bằng mắt thường chúng ta sẽ nhìn thấy đám mây có màu xám và nếu để ý ta sẽ thấy phần đáy phẳng của đám mây luôn có màu sẫm hơn so với mặt bên.