大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强；由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋；随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。同时，一个小面积的增强辐合，即初生的龙卷在气旋内部形成，产生气旋的同样过程，形成龙卷核心；龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷风。
按形态和产生环境，龙卷风可以分为多涡旋龙卷、陆龙卷、水龙卷等。龙卷风在观测上表现为狭长的漏斗云或类似形态的尘土/水柱。龙卷风的风速通常在30至130米每秒，直径小于2公里，活动范围在0至25公里不等，持续时间在10分钟左右，强度按增强的藤田级数可分为5个等级。尘卷风和火龙卷是与龙卷风相近的旋风，但不属于龙卷风。
龙卷风的产生条件包括近地面的风切变、垂直运动和不稳定能量。雷暴是能够满足以上条件的理想环境，也是引发龙卷风的主要原因，其中由超级单体引发的龙卷被称为超级单体龙卷，其它情形被称为非超级单体龙卷。超级单体龙卷占龙卷风个例总数的80%，其强度和发展规模通常大于非超级单体龙卷风。
龙卷风是一类气象灾害，现代天气预报可以通过高频率观测对龙卷风进行预警，但对预报经验有较高要求。此外一些地区也对龙卷风进行人工观测和数据收集，即“风暴追踪”项目。
