
El cielo está lleno de cargas eléctricas. En un cielo calmo, las cargas + y - están dispersadas a lo largo de la atmósfera. Es por esto que, un cielo calmo, tiene carga neutral.
Dentro de una tempestad la carga eléctrica se distribuye diferentemente. Una tempestad consiste de cristales de hielo y granizo. Los cristales de hielo tienen carga positiva, mientras que el granizo tiene carga negativa. Los cristales de hielo, de carga positiva, son empujados hacia la parte superior de la nube de la tormenta por una corriente de aire ascendente. Mientras que el granizo, de carga negativa, es empujado hacia la parte inferior de la nube de la tempestad por una corriente de aire descendente. Es por esto que, las tempestades tienen cargas positivas y negativas, las cuales se separan en dos niveles: la carga positiva en la parte superior y, la carga negativa, en la parte inferior.
Durante una tempestad, la superficie de la Tierra tienen carga positiva. Dado que los opuestos se atraen, la carga negativa en la parte inferior de la nube del relámpago busca encontrarse con la carga positiva de la superficie de la Tierra.
Una vez que la carga negativa, en la parte inferior de la nube, se hace lo suficientemente grande como para vencer la resistencia del aire, un flujo de carga negativa se precipita hacia la tierra. A esto se le conoce como escalera de peldaños. Las cargas positivas de la Tierra son atraídas hacia esta escalera de peldaños, de manera que un flujo de carga positiva se mueve hacia arriba, a través de algún punto elevado como un árbol o poste eléctrico. Cuando la escalera de peldaños y la carga positiva de la tierra se encuentran, una fuerte corriente eléctrica lleva carga positiva de vuelta a la nube. A esta corriente eléctrica se le conoce como, golpe de regreso de un relámpago, el cual es visible al ojo humano. Este proceso ocurrirá tres o cuatro veces en tan sólo unos cuantos segundos. Normalmente el ojo humano no es capaz de distinguir entre todos los golpes de vuelta.