El Nimbostratus suele desarrollarse a partir del engrosamiento de un Altostratus cuya base desciende gradualmente. Cuando la nube ha adquirido el grosor suficiente para ocultar el Sol, se clasifica como Nimbostratus.
El Nimbostratus suele dar la impresión de estar iluminado desde el interior. Esto se debe a la ausencia de pequeñas gotitas de nube en sus partes inferiores, por lo que la cantidad de luz que penetra desde arriba es mayor que en el caso de nubes del mismo espesor que no están precipitando. Las pequeñas gotitas de nube en las partes inferiores de la nube se eliminan mediante precipitación o se evaporan debido a la presencia en la nube de gotas de lluvia más frías o copos de nieve.
Si bien el Nimbostratus carece normalmente de una superficie inferior clara, a veces puede distinguirse una base aparente. Esta “base” está situada en el nivel donde la nieve se derrite y se transforma en lluvia y se debe a la menor visibilidad en la nieve que en la lluvia. El nivel de fusión únicamente es visible cuando está suficientemente bajo y la precipitación no es demasiado intensa.
La superficie inferior del Nimbostratus está a menudo cubierta total o parcialmente por nubes pannus que se originan por la existencia de turbulencia en las capas por debajo de su base y están humedecidas por la evaporación parcial de la precipitación. En un primer momento, estas nubes pannus consisten en unidades separadas que posteriormente pueden unirse y formar una capa continua que se extiende hacia arriba hasta el Nimbostratus. Cuando el pannus cubre una gran extensión de cielo, conviene prestar atención para no confundirlo con la superficie inferior del Nimbostratus. Si bien las nubes pannus tienden a disiparse, fundamentalmente por la coalescencia de sus pequeñas partículas con gotas de lluvia o copos de nieve que caen a través de ellas, vuelven a formarse. Sin embargo, cuando la precipitación es intensa, las partículas que forman las nubes pannus desaparecen a una velocidad mayor a la que son sustituidas, por lo que las nubes pannus desaparecen.
En los trópicos, especialmente durante las pausas breves que se producen en la precipitación, puede apreciarse cómo los Nimbostratus se descomponen en varias capas nubosas diferentes, que rápidamente vuelven a unirse. En ese caso las nubes a menudo presentan un color lívido muy característico con variaciones de luminancia que probablemente se deban a la existencia de claros internos.