La precipitación orográfica se produce cuando una masa de aire húmedo es forzada a ascender al encontrarse con una barrera montañosa. Al subir, el aire se expande, se enfría adiabáticamente, y el vapor de agua se condensa formando nubes y precipitación en la vertiente de barlovento (la expuesta al viento). Es el mecanismo principal de lluvia en muchas regiones montañosas del mundo.
La vertiente de sotavento (protegida del viento) queda en «sombra orográfica» o «sombra pluviométrica»: el aire ya ha perdido gran parte de su humedad y al descender se calienta y seca aún más (efecto Föhn). Esto crea contrastes dramáticos: el norte de la cornisa cantábrica recibe >1.500 mm/año mientras que a pocos kilómetros al sur, en la meseta, caen <400 mm. En la isla de Hawái, el Monte Waialeale recibe 11.000 mm/año en barlovento y la costa de sotavento es semiárida.
En España, la precipitación orográfica explica la distribución de las lluvias: la costa norte (Galicia, Cantábrico) recibe los frentes atlánticos de lleno contra las montañas; el Mediterráneo oriental sufre episodios extremos cuando los vientos húmedos del este chocan contra las sierras prelitorales (Tramuntana, Aitana). La orografía es un factor clave en las gotas frías mediterráneas, donde los acumulados pueden superar los 500 mm en 24 horas por el efecto amplificador de las montañas.