Mưa đá hình thành bên trong những đám mây đối lưu (mây dông đơn ổ, đa ổ, đường tố...) nơi mà có sự bất ổn định khí quyển lớn với dòng thăng mạnh mẽ và nguồn ẩm dồi dào.
Trong những đám mây đối lưu này thì dòng thăng mạnh mẽ giúp đưa các hạt nước mưa và các tinh thể băng ngược lên vào trong đám mây nơi có nhiệt độ đóng băng thấp và các hạt mưa sẽ đóng băng thành tuyết, hoặc các hạt băng nếu như sẵn có các hạt nhân ngưng kết.

Sau đó các hạt băng được chuyển động lên xuống trong đám mây, nơi có hàng triệu các hạt nước siêu lạnh, va chạm với bề mặt băng và ngay lập tức bị đóng băng trên bề mặt đó, tạo thành các hạt băng lớn hơn. Lúc này, khi các hạt băng hay các hạt mưa đá đã lên tới đỉnh đám mây, nó bắt đầu rơi xuống trên rìa phía ngoài của đám mây nơi có dòng thăng yếu hơn.

Các hạt đá tiếp tục rơi xuống khu vực có dòng thăng mạnh hơn và quá trình này lại lặp lại tạo thành những hạt đá có kích thước lớn hơn, cho đến khi dòng thăng không thể đẩy nó đi lên được nữa, nó rơi xuống khỏi đám mây và rơi xuống mặt đất thành mưa đá.

Mưa đá thường xảy ra nhiều nhất ở các vùng núi tiếp đến là các khu vực giáp biển, giáp núi (bán sơn địa), còn ở vùng đồng bằng ít xảy ra hơn.

Các tỉnh miền núi phía bắc chịu tác động của các đợt không khí lạnh mạnh tràn về, kết hợp với hội tụ gió tây nam trên cao gây ra. Đặc biệt là trong các tháng chuyển tiếp giữa mùa lạnh sang mùa nóng hoặc giữa mùa nóng sang mùa lạnh, vào các tháng này thường có sự giao tranh mãnh liệt giữa các phần tử không khí ở hai khối không khí có bản chất trái ngược nhau (nóng ẩm và lạnh khô).

Chính sự giao tranh này tạo nên những vùng đối lưu rất mạnh gây ra mưa rào và dông mạnh và kèm mưa đá.

Từ đầu năm 2020 đến nay, đã xảy ra 3 trận mưa đá, giông lốc. So với quy luật khí hậu thì những trận mưa đá gần đây xảy ra với mật độ dày hơn, diện rộng hơn và đến sớm hơn so với trung bình nhiều năm. Vì vậy, có thể coi là hiện tượng bất thường của thời tiết.

Theo báo cáo của Ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) thì biến đổi khí hậu đã đang xảy ra và quá trình này không thể đảo ngược trên quy mô toàn cầu. Biến đổi khí hậu gia tăng một số hiện tượng thời tiết cực đoan về tần suất và cường độ và thời gian xuất hiệnnhư tăng nắng nóng, dông lốc, tô vòi rồng, mưa đá, mùa đông ngắn lại, mùa hè dài hơn… (IPCC SRCCL 2019).

Biến đổi khí hậu tác động từ quy mô toàn cầu, khu vực cho đến các địa phương và biểu hiện cũng như tác động của nó rất khác nhau ở mỗi quốc gia, lãnh thổ. Tác động của biến đổi khí hậu đối với mỗi hiện tượng, mỗi ngành nghề, mỗi khu vực, mỗi đối tượng là rất khác nhau. Tuy nhiên các biến động gần đây của một số loại hình thiên tai đang ngày càng gia tăng về tần suất, cường độ và không tuân theo quy luật khí hậu cũng sẽ được xem xét và được coi là những dấu hiệu của biến đổi khí hậu.