Uma tempestade unicelular passa por três diferentes estágios: estágio de desenvolvimento, estágio maduro e estágio dissipativo, que duram de 20 a 40 minutos cada um.

A formação de uma tempestade isolada inicia-se a partir da reunião de pequenas nuvens Cumulus. Nuvens Cumulus são nuvens brancas que se formam tipicamente em torno de 1 km de altura, apresentando uma extensão horizontal e vertical de algumas poucas centenas de metros.

Se as condições atmosféricas são favoráveis, estas nuvens podem agrupar-se formando nuvens maiores passando a apresentar uma forma semelhante à de uma couve-flor. Elas podem convergir para formar uma nuvem ainda maior, denominada Cumulus Congestus. Neste ponto, embora a base da nuvem ainda se encontre em torno de 1 km, seu topo já atinge alturas entre 3 e 5 km e sua extensão horizontal chega a alguns quilômetros.

A nova nuvem, composta por centenas de nuvens Cumulus, apresenta ainda a forma de uma couve-flor. Em alguns casos, a nuvem cessa seu desenvolvimento neste ponto e não evolui para uma nuvem de tempestade, se dissipando sem apresentar relâmpagos.

Mas caso a nuvem continue seu movimento ascendente, ela pode ultrapassar o nível de congelamento e gerar uma tempestade unicelular em seu estágio de desenvolvimento. O diâmetro da nuvem neste estágio varia entre 3 e 8 km, o topo situa-se entre 5 e 8 km e apresenta irregularidades devido às partículas de gelo.

O movimento do ar dentro da nuvem é predominantemente ascendente, arrastando gotículas de água e partículas de gelo para cima. Nesse estágio, ocorre pouca chuva e quase nenhum relâmpago. No momento em que a velocidade terminal das partículas de água e gelo em constante crescimento torna-se maior que a velocidade de ascensão, as partículas começam a cair gerando correntes descendentes. Neste instante, a nuvem atinge o estágio maduro.

No estágio maduro, a tempestade unicelular apresenta em sua parte inferior tanto movimentos ascendentes como descendentes. É nesse estágio que a maioria da chuva, relâmpagos, granizo, ventos fortes e tornados ocorrem. As gotículas de água e partículas de gelo crescem tanto de tamanho que já não são sustentadas e geram movimentos descendentes.

A chuva e o granizo em precipitação arrastam o ar consigo para baixo, intensificando as correntes de ar descendentes e produzindo correntes de ar horizontais, cujas frentes são denominadas frentes de rajadas à medida que o ar se espalha ao alcançar o solo. As frentes de rajadas podem atuar como forçantes, dando início a outra nuvem de tempestade. As correntes de ar descendentes podem também ser intensificadas por arrastamento. Nesse estágio os movimentos ascendentes e descendentes podem atingir velocidades tão elevadas quanto 100 km/h.

O diâmetro da nuvem nesse ponto é de 10 km, embora possa atingir em alguns casos dezenas de quilômetros. A altura da base da nuvem pode variar de pouco menos de 1 km até cerca de 4 km, dependendo da umidade, e costuma ser relativamente plana.

O topo atinge alturas que variam de 8 a 20 km, alcançando e mesmo ultrapassando em alguns casos a tropopausa. A forma do topo também costuma apresentar um alargamento em relação ao diâmetro da nuvem, causado pelo espalhamento horizontal das partículas de gelo quando atingem o nível de equilíbrio.

Devido à influência dos ventos, esta região pode se estender horizontalmente, fazendo com que a nuvem assemelhe-se a uma bigorna formada por cristais de gelo, apontando na direção do vento. Os relâmpagos nuvem-solo são, em geral, precedidos por relâmpagos intranuvem e podem ocorrer tanto antes como depois do início da chuva.

Depois de um tempo, as correntes de ar descendentes atuam de modo a inibir novas correntes ascendentes dentro da nuvem, fazendo com que ela se dissipe. Nesse estágio, o movimento de ar é descendente, provocando um esfriamento da nuvem em relação à sua vizinhança. A intensidade da chuva e a atividade de relâmpagos diminuem, embora permaneçam significantes.

A altura do topo da nuvem de tempestade nesse estágio também tende a diminuir até que a nuvem seja completamente dissipada. Os ventos nos níveis superiores espalham os cristais de gelo, de modo que o anvil é a última parte que resta da nuvem, tomando uma forma semelhante a nuvens Cirrostratus e Altostratus.

A altura atingida pelo topo das nuvens de tempestade em seus diversos estágios depende principalmente da latitude geográfica. Em regiões de média para altas latitudes (acima de 45°), o topo das nuvens de tempestade raramente ultrapassa 8 km de altura, ao passo que em regiões de média para baixas latitudes (abaixo de 45°), o topo em geral ultrapassa 10 km e pode alcançar altitudes de até 20 km.

A maior incidência de nuvens de tempestade com topos em torno de 20 km parece ocorrer no norte da Austrália, Indonésia e Nova Guiné. A altura da base das nuvens de tempestade tende a acompanhar a altura do topo, variando de 1 a 4 km.

Tempestades isoladas multicelulares frequentemente apresentam células em diferentes estágios. Já os complexos convectivos parecem passar por estágios semelhantes àqueles de uma nuvem de tempestade.