Il calore, la luce, il suono e l'energia elettrica sono tutte forme prodotte in un fulmine. Il fondo delle nuvole in genere diventa carico negativamente, mentre la terra sotto di loro diventa carica positiva. Quando la differenza di potenziale tra i due diventa sufficiente per abbattere la resistenza elettrica dell'aria, si verificano i fulmini.
La densità di energia di un fulmine è alta. Un singolo bullone può rilasciare tra 1 e 10 miliardi di joule con un'intensità di corrente da 30.000 a 50.000 ampere. Gli oggetti colpiti sono esposti a campi elettrici e magnetici ad alta intensità. I lampi che passano attraverso un albero possono far riscaldare la sua linfa a temperature sufficienti per la vaporizzazione istantanea, causando l'esplosione dell'albero. Queste alte temperature possono far fondere la sabbia o il terreno sotto il fulmine, formando strutture tubolari chiamate "fulguriti".
Gli esseri umani e gli animali colpiti da un fulmine di solito sopravvivono, ma possono subire lesioni traumatiche ai loro sistemi nervosi e agli organi interni. La scarica elettrostatica ad alta temperatura lungo il percorso del fulmine fa sì che l'aria circostante si surriscaldi e si espanda in modo esplosivo, causando il tuono. I fulmini possono talvolta produrre radiazioni ad alta energia, come i raggi X. C'è anche una ricerca in corso, a partire dal 2015, che indaga sulla possibilità di un fulmine che porti alla creazione di antimateria.
