L'altostratus est le plus souvent situé à des altitudes comprises entre 2 et 4 km dans les régions polaires, entre 2 et 7 km dans les régions tempérées et entre 2 et 8 km dans les régions tropicales. Toutefois, les parties les plus élevées de l'altostratus dépassent parfois les niveaux supérieurs indiqués ci-dessus. L'épaisseur de l'altostratus peut varier de 1 à plus de 5 km.
Au-dessous des nuages. Vue d'en dessous, la base de l'altostratus, qui est sensiblement plane, a un aspect flou et brumeux. Ceci provient du fait que de la pluie ou de la neige tombe de ce nuage, généralement sans atteindre la surface du globe (virga). La couche nuageuse présente des parties suffisamment minces pour permettre de discerner vaguement le Soleil.
À l'intérieur des nuages. Il est possible d'observer, à l'intérieur de l'altostratus, des particules constitutives de nature différente, selon la région du nuage traversée et la position de l'aéronef par rapport au niveau de l'isotherme 0 °C: des gouttelettes d'eau (surfondues ou non), des gouttes de pluie, des cristaux de glace, des cristaux de neige ou des flocons de neige. Dans la région du nuage qui est exclusivement composée de cristaux de glace, la concentration des particules est en général assez faible.
L'observateur en aéronef peut distinguer deux types d'altostratus qui diffèrent nettement par leur structure interne:
À l'intérieur des deux types d'altostratus, la turbulence est faible et n'existe que dans les régions inférieures du nuage; cependant, elle peut être forte lorsque le nuage est le siège de mouvements de convection interne. Le givrage est généralement faible.
Au-dessus du nuage. Vue d'en dessus, la surface supérieure du premier type d'altostratus est semblable à celle du cirrostratus, alors que celle du second type rappelle celle d'un altocumulus. Les phénomènes optiques observés sur la région supérieure de l'altostratus sont les mêmes que pour le cirrostratus et l'altocumulus.
Lorsque la masse d'air dans laquelle se développe l'altostratus est instable, ou devient instable, des mouvements convectifs internes donnent naissance à des éléments cumuliformes qui peuvent dépasser largement la masse principale du nuage, et même se développer jusqu'au stade de cumulonimbus. Lorsque l'instabilité de l'air sous-jacent est suffisante pour engendrer des courants convectifs puissants, des cumulus congestus ou des cumulonimbus peuvent transpercer la couche d'altostratus.