Các đám mây nấm được hình thành từ nhiều dạng nổ lớn dưới tác động của trọng lực trái đất, mặc dù chúng thường được biết đến như là kết quả của các vụ nổ hạt nhân. Vũ khí hạt nhân thường được kích nổ trên mặt đất nhằm đạt hiệu quả tối đa sự phân tán năng lượng của quả cầu lửa. Ngay sau khi kích nổ, quả cầu lửa hạt nhân tự đẩy lên cao với nguyên lý giống như những quả bóng bay. Khi nó lên cao dần, không khí bị cuộn lên theo (giống như khói thoát ra từ ống khói) tạo ra dòng khí nóng gọi là hậu-phong (afterwinds), còn không khí phía trên cùng cuộn tròn theo hình vòng xuyến (toroid). Nếu điểm nổ đủ thấp thì bụi đất đá và các mảnh vỡ ở mặt đất sẽ cuốn theo tạo nên đám mây nấm. Nhưng nếu điểm nổ quá cao so với mặt đất thì nó sẽ không tạo ra đám mây nấm, thay vào đó là đám bụi phóng xạ ở mức cao và các chất bị phân rã khác sẽ bị gió phân tán, nếu gặp trời mưa nó sẽ tạo ra mưa phóng xạ hạt nhân.[1]

Những vụ nổ dưới lòng đất hoặc sâu dưới nước cũng không tạo thành đám mây nấm mà nó sẽ làm hóa hơi một khối lượng khổng lồ đất hoặc nước. Tuy nhiên, nếu vụ nổ dưới nước nhưng ở gần mặt nước thì có thể tạo ra đám mây nấm giống như hiệu ứng đám mây rỗng.

Kèm theo đám mây nấm thường là các đám hơi nước mau tan được biết tới như các vòng hơi nước (vapor rings). Đó là nhiệt độ cao làm nước bốc hơi và hơi nước bị sóng xung kích làm ngưng lại quanh điểm nổ.