Los tornados tienen su origen en las nubes de tormenta. Una nube semejante puede acumular una gran cantidad de energía. La cual proviene de la condensación de vapor de agua que hace a la nube visible. Cuando el vapor se condensa libera energía en forma de calor. Por cada gramo de agua condensada se liberar 600 calorías.
En las partes superiores de la nube el agua puede congelarse por la baja temperatura del aire, por lo que se liberan 80 calorías adicionales por cada gramo de agua. Como consecuencia hay una diferencia de temperatura entre las partes bajas y altas de la nube, y como el aire caliente tiende a subir mientras que el aire frío tiende a bajar, se crean corrientes de aire verticales.
En una nube de tormenta típica, la energía puede ser equivalente a 10.000.000 kilovatios-hora, o a la energía liberada por una exlosión atómica de 20 kilotones o 20 toneladas.
Si las condiciones atmosféricas lo permiten, el aire ascendente puede llegar a tener tanta energía que crea una zona de menor presión en su parte inferior. Es como si el aire escapara por un agujero localizado en la nube de tormenta y, por supuesto, el aire en las capas inferiores de aire tiende a llenar este vacío, y sus moléculas adoptarán un movimiento giratorio. Esto creará un vórtice (giro), que si llega a ser lo sificientemente potente se convertirá en un tornado.
Hay muchas explicaciones sobre la razón de que un flujo de viento empiece a girar.Lo más sencillo es imaginarse cada molécula en el aire acelerando hacia el punto de succión. La cantidad de moléculas es muy grande y no todas podrán ocupar el punto central, por lo que muchas serán desviadas a un lado. Uniendo este efecto a la dirección original de las moléculas, se obtiene un impulso que no se dirige exactamente al centro, sino a un lado. Es como empujar una rueda desde el borde: empezará a girar. El mismo efecto se puede observar cuando se vacía un recipiente con agua con un agujero en el fondo.
Una vez que la espiral de viento ha empezado a moverse en sentido giratorio, las moléculas que llegan después serán afectadas por este movimiento. Eventualmente habrá suficiente energía como para que se origine un vórtice. El mismo efecto se puede observar cuando se vacía una tina de baño. Cerca del agujero se puede observar al agua adoptar un movimiento giratorio. El vórtice o tornado empieza a extenderse hacia abajo como un embudo de aire que gira a gran velocidad, como entre 200 y 300 kilómetros por hora, aunque puede llegar a ser incluso más rápido. Eventualmente llega al suelo, donde recoge una gran cantidad de polvo y desechos.
La velocidad de giro del viento, la corriente de aire ascendente y la diferencia de presiones pueden producir grandes daños. El tornado sigue una ruta definida por la nube de tormenta que la originó, y a menudo parecerá brincar, cuando el vórtice es afectado por otras corrientes de aire, hasta que vuelve a recobrar su estructura.
