Đa phần mây trên trời có màu trắng pha một chút xám nhưng đôi khi lại xuất hiện những đám mây có nhiều màu sắc khác nhau như đen, hồng, tím, vàng, đỏ,…
Nước ở sông, hồ, biển… bay hơi vào không khí. Hơi nước bay lên cao gặp không khí lạnh ngưng tụ thành những hạt nước nhỏ li ti (thông thường 0,01 mm) hay tinh thể nước đá. Hàng tỷ hạt nước nhỏ đó kết hợp với nhau tạo thành mây mà con người có thể nhìn thấy. Các đám mây có độ dày mỏng khác nhau, đám mây mỏng thì dày chỉ có mấy chục mét, đám mây dày có thể đạt đến 7 – 8 nghìn mét.
Màu sắc của mây là do phản xạ toàn bộ các bước sóng ánh sáng nhìn thấy từ ánh sáng mặt Trời do vậy có màu trắng. Nhưng ở chỗ đám mây quá dày, ánh sáng không thể đi qua sẽ khiến chúng có màu xám hay đen.
Vào mùa hè, trước khi những cơn mưa rào ập đến, mây dông được hình thành trong một phạm vi lớn, và rất dày nên ánh sáng mặt trời hầu như không thể xuyên qua được. Do đó, chúng thường có màu đen.
Những đám mây vào buổi bình minh và hoàng hôn luôn có màu đỏ. Màu sắc này của đám mây là do khi mặt trời sắp mọc hay sắp lặn, ánh nắng mặt trời chiếu xiên và phải xuyên qua tầng khí quyển rất dày. Khi đó, chỉ có ánh sáng đỏ hay cam mới có bước sóng đủ mạnh để chiếu lên các đám mây. Điều này khiến các đám mây có màu cam đỏ đẹp mắt.
Mây đôi khi được tạo nên bởi các giọt nước nhỏ hoặc các hạt băng, đôi khi là sự kết hợp hai thành phần trên. Khi ánh sáng của mặt trời hoặc mặt trăng chiếu vào nó có thể tạo thành cầu vồng có màu sắc đẹp hoặc các quầng sáng.