下冰雹的基本原理涉及水循環的過程和大氣中的物理條件。
當地表的的水被太陽曝曬汽化，然後上升到了空中，許許多多的水蒸氣在一起，凝聚成雲，遇到冷空氣液化，以空氣中的塵埃為凝結核，形成雨滴或冰晶。當氣溫降到一定程度時，空氣的水汽過飽和，於是就下雨了；要是遇到冷空氣而沒有凝結核，水蒸氣就凝結成冰或雪，就是下雪了；如果溫度急劇下降，就會結成較大的冰團，也就是冰雹。冰雹是一種由大氣中的水蒸氣在雲層中結晶形成的降水形式。當空氣中的水蒸氣遇到充足的凝結核（如塵埃、煙塵或花粉等）時，便會開始冷卻和凝結。一旦水滴或冰晶變得足夠大以至於重力可以對它們產生作用，它們就會落下，形成雨或其他形式的降水。
冰雹的形成還涉及到雲中的垂直對流運動和風切變。當空氣中的水滴或冰球在不同高度之間來回運動並相互碰撞時，它們會逐漸變大，形成較大的冰球，最終成為冰雹。人工防雹的方法包括使用高炮彈發射到冰雹雲中，播撒催化劑以抑製冰雹的生長，或通過爆炸產生的振動干擾冰雹的自然發展。