龙卷风是水蒸气导致的气流变化。从气象学来看，龙卷风形成的原因，是由于云层上下温度差异过大，造成冷空气下降、热空气上升的小漩涡；此时，空中出现一块块棉花般的白云，称为积云。尔后，积云继续在大漩涡中发展形成积雨云，积雨云内部潜热继续不断地加温，因而产生强大之气流，即所谓之龙卷风。
龙卷风生成在大气微物理学方面没有明确结论 。但在动力学方面被认为与上升气流和垂直风切变有关，且可大致分为四个阶段：对流系统带来大气中的不稳定能量，并引发上升气流。上升气流在风速和风向切变的作用下产生垂直涡度，即在水平方向开始旋转。该旋转系统在辐合气流的作用下向对流系统内部发展，在对流层中层形成龙卷核心。在对流系统前部下沉气流的作用下，龙卷核心发展的涡旋向下垫面延伸，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷风。
龙卷风多发生在高温高湿的不稳定气团中。那里空气扰动得非常厉害，上下温度差相当悬殊。当地面上的温度约为30℃时，到8000米的高空时温度已降至-30℃。这种温度差使冷空气急剧下降，热空气迅速上升，上下层空气对流速度过快，从而形成许多小旋涡。当这些小旋涡逐渐扩大，再加上激烈的震荡，就容易形成大旋涡，成为袭击地面或海洋的风害。
典型龙卷风的移动时速为55公里，但有些龙卷风的移速则高达每小时115公里；最强的龙卷可高达每小时 450 公里。 典型龙卷风的生命期由15分钟至长达7小时20分。
龙卷风是发生于直展云系（cumuliform clouds）底部和下垫面之间的直立空管状旋转气流，是一类局地尺度的剧烈天气现象。
