打雷时最显著的特征就是发出一道道寒光的闪电和轰隆隆响彻天地的雷鸣了。在科学还不发达的年代，人们将这些闪光和轰鸣归因于神明擂鼓。事实上，雷的真面目就是电，在现代社会，这已是众所周知的常识。
大多数的雷都是从积雨云发生的，积雨云是一种距离地面很高的庞大云体。当云层内部或者云层与地面之间形成巨大的电压（电位差）时，为了消除这种状态，电流就会导向空气中。这种现象叫做“放电”。原本，空气是一种绝缘体，不会导电。但即便是绝缘体，当在其上加了很高的电压之后，它也有瞬间导电的可能性（绝缘击穿）。如此一来就产生了雷。
放电分为两种类型：一种是云与地面之间的放电，叫做“地闪”；另外一种是发生在云体内部的放电，叫做“云闪”。对人类社会危害较大的是地闪。发生地闪时，我们可以看到地面和云层之间导电的通道发出耀眼的光芒。
一谈到“雷”，很多人就会联想到从云间劈向地面的闪电画面。但实际上，闪电也会从地面劈向云间。这也属于对地放电。发展方向朝上的闪电，大多是从囱、铁塔等较高的建筑物发起、劈向云间的，因此，这些闪电的形状看着像是向上分枝的。
那么，闪电为什么会发光呢？所谓电流，指的是带电的粒子（电子或离子）的流动。如果在空气中通入电流，空气中的氮分子、氧分子等就会与电子碰撞。这样一来，原子就从与电子碰撞的过程中获得能量，处于激发态（一种高能量状态）。当电子从激发态跃迁到基态时，能量以可见光的形式释放出来，因此我们就看到了闪光。
雷声又是怎么产生的呢？在电流的通道中，空气瞬间便会升至几千摄氏度的高温。受剧烈高温的影响，空气以快于声速的速度膨胀，周围的空气被急剧压缩，这样就产生了冲击波。这股冲击波产生时的声音，听上去就如同爆破声一般，这就是雷鸣。而远处的雷声听上去轰隆隆地不绝于耳，是因为声音在空气中传播的过程中被云层多次反射的缘故。