Le cumulonimbus (Cb) est le nuage le plus imposant et le plus dangereux de l'atmosphère. Il se développe verticalement depuis les basses altitudes (600-2 000 m) jusqu'à la tropopause, atteignant facilement 10 000 à 15 000 mètres de hauteur. Sa partie supérieure adopte la forme caractéristique d'enclume (incus) en s'étalant horizontalement contre le plafond de la troposphère.
En son intérieur, il abrite des courants ascendants violents (jusqu'à 30 m/s) et descendants, responsables des éclairs, de la grêle, des pluies torrentielles, des microrafales (downbursts) et même des tornades. La séparation des charges électriques par collision entre cristaux de glace et gouttelettes en surfusion génère les champs électriques déclenchant les décharges. Un seul cumulonimbus peut contenir l'énergie équivalente à plusieurs bombes atomiques.
Les cumulonimbus sont classés en : Cb calvus (sommet arrondi, phase de croissance), Cb capillatus (sommet fibreux avec enclume, phase mature) et Cb incus (enclume bien développée). Lorsqu'un cumulonimbus acquiert une rotation interne, il devient une supercellule, le type d'orage le plus violent.