当一个核装置被引爆时，周围较大范围内都将产生大量的X射线、中子、α粒子等高能粒子，它们不仅具有摧毁四周一切建筑、杀死大范围内一切有生命的物体的本领，更直接的作用是极迅速地加热周围空气。这些高温空气和着大量尘埃在爆炸力和浮力作用下高速升空。最先它们升空时是形成一道云柱，当云柱升高膨胀后，其顶部空气和尘埃碰到上面的冷空气将开始降温。当这些上升的空气和尘埃降温到同周围空气几乎等温时，它们将减速上升，然后改变运动方向，变成向周围平移，最后逐渐变为下降。由于“云柱”的变化在其顶部的各个方向一般都比较均匀，“蘑菇云”因此得以形成。

原子弹之所以不同于其它的炸弹，其关键在于它爆炸时释放的无与伦比的能量，在其爆炸中心区会产生数千万度的高温与几百万个亿帕的高压。这些高温高压迅速地影响着其周围的空气，大约在二万分之一秒的时间内就能使它周围的空气升温膨胀而又快速上升，并且依靠那上冲时的巨大能量将地面的石头、碎片、粉尘等各种物质粒上高空而形成蘑菇茎。而在上升的过程中由于同周围低湿空气的接触，这就使得热气团的温度逐渐降到同周围气体的温度相同了，于是便向水平方向散开而形成蘑菇顶，这样一个完整的蘑菇云便形成了。