霜的形成是一個由水蒸氣直接凝華為冰晶的過程。
當近地面空氣中的水汽含量較多，且氣溫低於0℃時，水汽就會在地面或地面的物體上直接凝華，形成一層白色的冰晶，即霜。這個過程發生在空氣中的相對濕度達到100%，水分從空氣中析出的現象，與露的形成過程相似。但是，霜的形成與露的形成有一個關鍵區別，即霜點（水汽凝華為霜的溫度）低於冰點，而露點（水汽液化成露的溫度）高於冰點。因此，只有當近地表的溫度低於0℃時，才會結霜。
霜的形成還受到天氣條件的影響，如晴朗的夜晚、微風或無風條件有利於霜的形成。這是因為雲和風可以妨礙輻射冷卻，從而影響霜的形成。具體來說：
雲對地面物體夜間的輻射冷卻有妨礙作用，因此天空有雲不利於霜的形成。
風速達到3級或3級以上時，霜就不容易形成了。
此外，霜的形成不僅與天氣條件有關，還與地面物體的屬性有關。表面越容易輻射散熱並迅速冷卻的物體，在其上面就越容易形成霜。表面積較大的物體或在相同條件下表面粗糙的物體，散熱較多，冷卻得較快，因此在它們上面就更容易有霜形成。