Pilvi syntyy, kun suhteellinen kosteus on tarpeeksi suuri, jotta ilmamassan sisältämä vesihöry alkaa tiivistyä ilmassa olevien hiukkasten pinnalle. Pilvi siis koostuu hiukkasten ympärille syntyneistä vesipisaroista, joita sanotaan pilvipisaroiksi. Tiivistymiseen vaadittava ylikyllästystila (RH >100%) voi syntyä esimerkiksi, kun ilmamassa noustessaan jäähtyy, sillä kylmään ilmaan mahtuu vähemmän vesihöyryä kuin lämpimään. Tämän takia esimerkiksi vuorten edustalla sataa usein.