大空に細く長く筋を引く飛行機雲が発生するのは「ジェットエンジンの排気ガス」「機体から発生する空気渦」の2つが主な要因です。それぞれが別個の要因というわけではなく、両者が重なって発生する場合も多いです。

排気ガスについては冬の寒い朝に息を吐くと白くなる現象をイメージすると分かりやすいです。

高度は100m上がるごとに約0.6℃ずつ気温が下がることから、例えば地上の気温を20℃と見なした場合、ジェット旅客機が飛ぶ高度10000mの上空の外気温は−40℃程まで下がります。そこへ300〜600℃になるジェットエンジンの排気ガスを放出すると、ガス中の水分が急速に冷却され、氷の粒となり、それによって飛行機雲が発生します。飛行機雲の本数はその飛行機のエンジン数によって異なり、双発機の場合は2本、四発機の場合は4本となります。

飛行機雲は基本的に地上から約6000m以上で発生すると言われています。従って排気ガスによる飛行機雲が発生する外気温の条件としては−16℃以下ということになります。

一方、飛行機は飛行中に主翼の後端などに空気渦を発生させるケースも少なくなく、その渦が部分的に気圧と気温を下げます。この場合は空気に含まれる水分が冷やされるため、その結果、空気渦による飛行機雲が発生します。これは竜巻が漏斗雲を作るのと同じ仕組みです。

飛行機雲は発生条件が整わないと見られるものではありません。飛行高度や上空の気温、湿度、空気の流れなどさまざまな条件がありますが、発生しやすい目印の一つに巻雲があります。

巻雲は筋雲などとも呼ばれており、繊維状に散らばった白い雲のことです。糸状のものから毛髪状のものなどさまざまな形状があり、高度5000〜13000m(気温−10℃以下)の上空に現れます。巻雲が発生する環境が飛行機雲のそれと重なります。

また飛行機雲が発生しやすいということは上空に水分が多いとも言われており、発生日の翌日は雲の多い天気になる可能性が高いと言われています。これは巻雲が広がると雨が近いという経験則(観天望気、気象伝承)にも重なります。しかしながら、飛行機雲が現れてもすぐに消えるような場合は上空の湿度が低いと考えられるため、その後の天候は晴れになるという見方もあります。