烏雲之所以呈現黑色，主要是因爲雲層中的水汽和雲層的厚度對太陽光的影響。當雲層較厚，且水汽聚集較多時，雲中的小水珠會對光線產生折射和散射作用，使得透過的光線減少。在晴朗的天氣下，雲層較薄，水汽結合成的水珠較小，光線多以散射爲主，因此看起來是白色或灰色。而在即將下雨時，雲層變得更厚，水汽和水珠的聚集也更多，光線能夠穿透的部分更少，因此雲層看起來會顯得較暗，呈現出灰黑色。
此外，烏雲的“黑”也與周圍環境有關。例如，如果高空的雲作爲背景擋住了部分陽光，或者天空的背景本身比較明亮，那麼即使是較薄的雲朵也可能顯得比較黑。