Les nuages convectifs se forment lorsque certaines couches de l'atmosphère sont instables. Ils sont appelés nuages cumuliformes (du latin cumulus, i, m, amas), en raison de leur apparence massive et bouillonnante (en boules de coton, en mouton, en chou-fleur, en enclume...), et de leur grande taille.
Comme pour les nuages stratiformes précédents ils peuvent évoluer à chaque étage de la troposphère, mais les nuages convectifs ont la particularité de s'étendre généralement sur plusieurs étages, ou même d'envahir toute la hauteur troposphérique.
Ces nuages sont effectivement caractérisés par une forte extension verticale (une forte épaisseur), donnant naissance à une grande famille de cellules convectives d'échelle principalement aérologique. Ainsi pouvons-nous observer tout un éventail de tailles en partant, par exemple, du petit cumulus humilis de 1 km d'épaisseur, au gigantesque cumulonimbus capillatus pouvant dépasser 15 km d'épaisseur.