หมอกก่อตัวขึ้นในสภาวะที่เกิดความแตกต่างกันของอุณหภูมิหรือจุดน้ำค้าง (dew point) โดยทั่วไปในสภาพที่อุณหภูมิต่ำกว่า 2.5 องศาเซลเซียสหรือ 4 องศาฟาเรนไฮต์ หมอกเริ่มก่อตัวด้วยการที่ไอน้ำเกิดการควบแน่นในอากาศ ซึ่งไอน้ำเหล่านั้นเกิดจาการระเหยของน้ำหรือการระเหิดของน้ำแข็ง ทำให้เกิดละอองน้ำมากมายในอากาศจนรวมตัวกันในรูปของหมอกหรือบางครั้งก็เป็นเมฆ

หมอกโดยปกติจะเกิดเมื่อมีความชื้นสัมพัทธ์ที่ระดับใกล้กับ 100 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้หมอกยังสามารถก่อตัวขึ้นจากการเกิดความชื้นขึ้นมากมายในอากาศ หรืออุณหภูมิของอากาศในบริเวณโดยรอบลดลงอย่างรวดเร็ว อีกทั้งหมอกยังสามารถก่อตัวได้ในระดับความชื้นที่ต่ำกว่า การอ่านค่าความชื้นสัมพัทธ์ได้ที่ระดับ 100 เปอร์เซ็นต์หมายความว่าอากาศในบริเวณและขณะดังกล่าวไม่สามารถรองรับความชื้นได้อีกต่อไป หากมีความชื้นเพิ่มขึ้นอีกอากาศจะเกิดการอิ่มตัวยิ่งยวด จนทำให้เกิดการควบแน่นและตกลงมาเป็นฝนในที่สุด

การก่อตัวขึ้นของหมอกมีองค์ประกอบในการเกิดเช่นเดียวกันกับการก่อตัวของเมฆ นอกจากนี้หมอกยังสามารถเกิดขึ้นและสลายตัวไปอย่างรวดเร็วซึ่งขึ้นอยู่กับจุดน้ำค้างในอุณหภูมิขณะนั้น เราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า แฟลชฟ็อก (flash fog) และการก่อตัวขึ้นโดยทั่วไปอีกหนึ่งอย่างคือด้วยการสนับสนุนจากหมอกทะเลซึ่งนี้คือปรากฏการณ์ที่แปลกประหลาดของเกลือ ที่เหนือพื้นผิวมหาสมุทรอนุภาคโดยส่วนใหญ่คือเกลือจากละอองเกลือที่เกิดจากการที่คลื่นทะเลเกิดการกระจาย ยกเว้นบริเวณที่เกิดพายุ บริเวณที่เกิดการแตกกระจายของคลื่นทะเลเป็นประจำคือตามแนวริ่มชายฝั่งทะเล ฉะนั้นบริเวณที่เกิดอนุภาคเกลือในอากาศมากที่สุดก็คือบริเวณดังกล่าวนั้นเอง ส่วนการสูญสลายของอนุภาคเกลือในอากาศจะเกิดขึ้นในสภาพที่ความชิ้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 70 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นหมอกจึงยังจะสามารถก่อตัวขึ้นในสถานที่ที่มีอากาศแห้ง ๆ ได้เช่นบริเวณชายฝั่งรัฐแคลิฟอร์เนีย และมีการค้นพบเร็ว ๆ นี้ว่า ส่วนประกอบที่ทำให้เกิดนิวเคลียสการสูญสลายของอนุภาคหมอกคือสาหร่ายสีน้ำตาล นักวิจัยพบว่าภายใต้ภาวะวิกฤต เช่นแสงแดดจัด อัตราการระเหยของน้ำมาก จะทำให้สาหร่ายสีน้ำตาลปลดปล่อยไอโอดีนออกมา ซึ่งต่อมาจะกลายเป็นนิวเคลียสสูญสลายของไอน้ำ

หมอกในบางครั้งทำให้เกิดหยาดน้ำฟ้าในรูปของฝนตกประปรายหรือหิมะตกประปราย ฝนตกประปรายเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อหมอกมีระดับความชื้นมากกว่า 100 เปอร์เซ็นต์ และเมื่ออนุภาคของเมฆเกิดการรวมตัวกับอนุภาคของเมฆที่ใหญ่กว่า อีกทั้งยังเกิดขึ้นเมื่อหมอกถึงยกตัวขึ้นไปในบรรยากาศที่สูงกว่าจนเย็นตัวมากเพียงพอ ซึ่งฝนตกประปรายนี้จะแข็งตัวก็ต่อเมื่ออุณหภูมิในบริเวณและขณะดังกล่าวลดลงถึงจุดเยือกแข็ง ส่วนความหนาของหมอกขึ้นอยู่กับระดับความสูงและสภาพอากาศในขณะนั้น ซึ่งหากบรรยากาศด้านบนมีความกดอากาศต่ำก็สามารถจะทำให้หมอกขยายตัวออกได้