Az időjárás folyamatainak működéséhez az energiát a Nap szolgáltatja a felszínnel, illetve a légkörrel való kölcsönhatásban. A Napból kiinduló infravörös sugárzás melegíti a felszínt, ami felmelegíti a fölötte található levegőt. A melegebb levegő felfelé áramlik, ennek helyébe hűvösebb légtömegek érkeznek, így alakul ki a szél. A hő- és nyomáskülönbség szélviharokat, ciklonokat, hurrikánokat hoz létre. Ezek kialakulásában lényeges szerepet játszik a Föld mintegy kétharmadát beborító víztömeg, ami szintén kölcsönhatásban van a fölötte áramló levegővel. A víz és a szárazföld felett másképpen melegszik fel a levegő (a nagy víztömeg fölött kevésbé melegszik fel), illetve a szárazföld különböző területei sem egyforma mértékben melegszenek (a sziklás, homokos részek erőteljesebben melegszenek, mint a füves, fás területek). A különféle időjárási folyamatokban a víz kulcsszerepet játszik, és mindhárom megjelenési formájában részt vesz benne (folyékony, szilárd, légnemű). Számítások szerint évente 519 ezer köbkilométer víz kerül a levegőbe. Télen a légkör 14 ezer köbkilométer vizet tartalmaz. Ez azt jelenti, hogy évente negyvenszer teljesen kicserélődik a levegő nedvességtartalma (vagyis nagyjából 9-10 naponként). Tehát a légkör páratartalmának körforgása nagyon intenzív.

Lényeges tényező, hogy a Föld forog a saját tengelye körül, így egyik felét melegíti a Nap, a másik felét pedig nem. A forgás lényeges következménye a Coriolis-hatás, ami röviden azt jelenti, hogy az északi féltekén az áramló légtömegek (és ha nem ütköznek akadályba, a víztömegek is) jobbra térnek el, míg a déli féltekén balra. Ez az erő határozza meg például a ciklonok forgási irányát, illetve a passzátszeleket, amelyek az északi féltekén északkeleti, a déli féltekén délkeleti irányból fújnak.