Fenomena cuaca terhasil akibat daripada kelainan suhu seluruh dunia yang timbul sebahagian besarnya kerana kawasan yang lebih dekat kepada tropika, di sekitar khatulistiwa, menerima lebih tenaga dari Matahari berbanding bahagian utara dan selatan yang lebih dekat kepada kutub Bumi.

Lantaran kedua kelainan suhu pada Bumi ialah kelainan permukaan tempat (seperti air lautan, tanah berhutan, dan kepingan ais) yang mempunyai kebolehpantulan berbeza (albedo) dan dengan itu menyerap dan menyinarkan kadar berlainan bagi suatu tenaga suria yang diterima.

Perbezaan suhu permukaan mengakibatkan arus angin menegak. Permukaan panas akan memanaskan udara di atasnya, menyebabkan ia mengembang dan naik ke atas, menurunkan tekanan udara dan menarik udara yang lebih sejuk ke tempat tersebut. Udara panas yang mengembang dan naik itu akan kehilangan haba dan menyejuk, lantas menyebabkannya mengecut dan turun ke bawah, meningkatkan tekanan udara dan menggantikan udara yang berada di bawahnya.

Arus angin melintang terbentuk di sempadan kawasan yang berbeza kepanasan dan boleh menjadi-jadi jika terdapat permukaan cerun. Sistem ringkas ini boleh menimbulkan tingkah laku yang menghasilkan sistem yang lebih rumit dan demikian semua fenomena cuaca. Contoh skala besar proses ini boleh dilihat di sel Hadley dan bentuk lain peredaran atmosfera. Contoh kecilan pula adalah seperti bayu laut.

Kesan Coriolis merupakan punca penting bagi kejadian putaran besar asing yang dikenali sebagai siklon.

Oleh itu, punca asas cuaca ialah suhu permukaan di samping punca ketinggian.

Oleh kerana paksi Bumi miring sedikit (tidak berserenjang dengan satah orbitnya), cahaya matahari sampai pada sudut yang berbeza pada waktu yang berbeza dalam setahun. Semasa Jun, Hemisfera Utara condong ke arah matahari, jadi pada mana-mana latitud cahaya matahari akan jatuh lebih menegak berbanding pada Disember (lihat kesan sudut matahari pada iklim). Keadaan ini menghasilkan musim. Sebarang liukan dalam orbit planet akan mengubah jumlah tenaga yang diterima di suatu tempat sepanjang tahun dan barangkali mempengaruhi pola cuaca jangka panjang. Lihat kitaran Milankovitch.