Mentre la maggior parte delle nuvole si forma in seguito alla risalita dell'aria (che porta il vapore acqueo verso gli strati più alti dell'atmosfera, dove, a causa delle basse temperature, si condensa in gocce d'acqua o in cristalli di ghiaccio), le nubi inquadrate dalle immagini si sono formate, come enormi gocce di gocce, per la parziale discesa della condensa. Per la loro rotondità, queste formazioni vengono chiamate nuvole mammellari (o anche mammatus). Si presentano solitamente nella parte inferiore di cumulonembi, ma anche di altocumuli, stratocumuli e cirrostrati.

Sono formazioni caratteristiche dei mesi estivi, di solito a seguito di fenomeni temporaleschi. Abbastanza frequenti nelle vaste pianure dell'Australia o delle regioni orientali degli Stati Uniti, si formano, sebbene raramente, anche sulla Pianura Padana.

Anche a causa della sua scarsa pericolosità, il fenomeno delle nubi mammellari non è stato estensivamente studiato, né ha ancora ricevuto una spiegazione univoca. Da un punto di vista fluidodinamico, la formazione di "tasche" di aria fredda sostenute da uno strato di aria calda appare comunque correlata all'instabilità di Rayleigh-Taylor, come viene chiamata il fenomeno fisico di allontanamento da uno stato iniziale di equilibrio metastabile che si produce all'incontro tra due fluidi di differente densità, quando lo strato di fluido più pesante si trova al di sopra di quello più leggero.