地面或地物表面因散熱而降溫至0°C以下時，附近空氣中的水汽達到飽和而凝華在地面或地物表面上的白色晶體。大氣水分在冷卻的光滑面上凝華而結成霜的最高溫度，稱為霜點。
霜一般是六方晶系的冰的集合體，呈鱗狀、針狀、羽狀或扇狀，但也有無定形的。按其形成的原因，可分為輻射霜、平流輻射霜和窪地霜三種。
輻射霜形成於晴天有小風的夜晚，由於夜間地表輻射冷卻而降溫，多發生於平坦、開闊地帶；平流輻射霜是由於於冷平流、寒潮或冷鋒過境後，氣溫大幅度下降，在晴天有小風的夜晚形成，這種由天氣系統影響而形成的霜，面積一般都較大；窪地霜是由於坡地上的空氣在夜間因輻射冷卻，沿坡流入窪地（盆地、谷地）（見山谷風），並進一步輻射冷卻，當溫度低於霜點時而形成。由於窪地的地形具有夜間加劇輻射冷卻的作用，所以窪地比開闊地出現霜的機會多，霜也較厚。
霜的出現，除須滿足一定的氣象條件外，還與地物的導熱率、比熱等性質有關。疏松的土地、屋頂、枯黃的草上、鐵板上所結的霜都較光滑的道路或潮濕的土地為厚。
入秋後，最早出現的一次霜稱為初霜；入春後，最末出現的一次霜稱為終霜。在出現初霜和終霜時，一般氣溫都較高，農作物正在生長，遇霜後，農作物往往遭受凍害，危害較大。霜凍是氣溫降到0°C以下，引起植物凍害的現象。霜和霜凍是有區別的。有霜凍時可以有霜，也可以沒有霜。在中國把前者稱為白霜，後者稱為黑霜。