Biorąc pod uwagę kryterium fizycznej budowy chmur wyróżniamy chmury wodne, lodowe i mieszane. Wielkość kropel wody w tych chmurach jest różna. Ich rozmiary są uzależnione od warunków, w których dana chmura się tworzy i w jakim stadium rozwoju się znajduje. W początkowym stadium rozwoju chmury średnice kropel wody z reguły przekraczają 0,05 mm, a w końcowym mogą dochodzić nawet do 5 mm. Kropelkową budowę w czystej postaci chmury zachowują do temperatury rzędu -10° (czasem i niższej). Przy niższych temperaturach występują w chmurach, obok kropelek wody również kryształki lodu - wówczas mamy do czynienia z chmurą mieszaną. Najwyższe chmury troposfery, występujące przy temperaturach rzędu od -30° do -50°, mają z reguły budowę krystaliczną. Pomimo, że liczba kropelek wody i kryształków lodu w jednostce objętości powietrza w chmurach jest duża, jednak elementy te są tak małe, że zawartość wody w stanie ciekłym w chmurach jest nie duża.

Chmury wodne (kropelkowe)

składają się wyłącznie z kropelek wody. Mogą istnieć nie tylko przy temperaturach dodatnich, lecz również przy temperaturach niższych od zera stopni (w tym przypadku kropelki wody są w stanie przechłodzonym, co jest zjawiskiem najzupełniej zwykłym w warunkach panujących w atmosferze). Podczas ciepłej pory roku chmury wodne tworzą się przeważnie w dolnych warstwach troposfery. W chmurach wodnych każdy metr sześcienny powietrza przypada od 0,2 do 5 g wody.

Chmury lodowe (krystaliczne)

są złożone wyłącznie z kryształków lodu, zwykle przy dość niskich temperaturach. W porównaniu z chmurami wodnymi, chmury zbudowane z kryształków lodu są znacznie uboższe w wodę, bowiem 1 m³ zawiera średnio od 0,001 - 0,01 g wody. Podczas ciepłej pory roku chmury lodowe tworzą się przeważnie w górnych warstwach troposfery. W chłodnej porze roku przy niskich temperaturach mogą tworzyć się również w pobliżu powierzchni Ziemi.

Chmury mieszane

, jak sama nazwa wskazuje, zawierają zarówno przechłodzone kropelki wody, jak i kryształki lodu, co ma miejsce przy umiarkowanych temperaturach ujemnych. Ich niejednorodna budowa fizyczna sprzyja powstawaniu opadów atmosferycznych. Sześciokątna struktura cząsteczki wody rzutuje na kształt kryształków lodu, które mają wygląd sześciokątnych słupków lub postać sześciokątnych blaszek. Podczas ciepłej pory roku chmury mieszane tworzą się przeważnie w średnich warstwach troposfery. W chłodnej porze roku przy niskich temperaturach mogą się tworzyć również w pobliżu powierzchni Ziemi.