Las condiciones en las que se forman las nubes Cumulonimbus son similares a las favorables al desarrollo de Cumulus congestus. La transformación de un Cumulus congestus en un Cumulonimbus se debe a la formación de partículas de hielo en su parte superior. La presencia de partículas de hielo es evidente cuando toda la parte superior o parte de ella pierde la nitidez de sus contornos o adquiere una textura fibrosa o estriada.
Las nubes Cumulonimbus pueden presentarse como nubes aisladas o dispuestas en una línea continua de nubes que semeja un muro muy extenso.
En algunos casos, la porción superior de las nubes Cumulonimbus puede estar unida a Cumulus congestus o Nimbostratus. Los Cumulonimbus también pueden desarrollarse dentro de la masa general de un Altostratus o Nimbostratus.
A menudo se desarrollan por debajo del Cumulonimbus nubes accesorias bajas y rasgadas (pannus) que al principio están separadas unas de otras, pero posteriormente pueden unirse y formar una capa continua que está en contacto parcial o total con la base del Cumulonimbus.
El Cumulonimbus puede describirse como una “fábrica de nubes”; la expansión de sus partes superiores y la disipación de sus partes inferiores puede producir bancos o bandas delgadas densos de Cirrus spissatus, Altocumulus, Altostratus o Stratocumulus. Debido a la expansión de su parte superior suele formarse un yunque; si el viento adquiere gran intensidad con la altitud, la cima de la nube se extiende únicamente en el sentido del viento y adquiere la forma de un medio yunque o, en algunos casos, de un penacho de grandes dimensiones.
Los Cumulonimbus son poco frecuentes en regiones polares y más comunes en regiones templadas y tropicales.
El Cumulonimbus puede desarrollarse a partir de la convección originada por el calor procedente de incendios forestales y silvestres o erupciones volcánicas. Si se observa claramente que su origen se debe a fuentes de calor naturales localizadas, se clasificará según su especie, variedad y rasgo suplementario correspondientes, seguido de "flammagenitus".