Las masas de aire son grandes cuerpos de aire con propiedades similares de temperatura y humedad que se forman sobre las regiones de origen. La masa de aire caliente detrás de un frente cálido no solo es más cálida, sino que a menudo (pero no siempre) también es más alta en humedad que el aire más frío que lo precede. Debido a que una masa de aire caliente tiene una temperatura más alta y, por lo tanto, una densidad menor, es poco probable que se mezcle entre las dos masas de aire. Al ser liviana, la masa de aire caliente no puede desplazar la masa de aire más fría y, en su lugar, es forzada hacia arriba a lo largo del límite superior del aire más frío en un proceso conocido como desbordamiento. El límite entre las dos masas de aire tiene una pendiente gradual de 1:200 y el levantamiento es lento pero persistente.
A medida que la masa de aire se eleva en regiones de menor presión, se expande y enfría. A medida que se enfría, cualquier vapor de agua que esté presente se condensará y formará una extensa cubierta de nubes. Las primeras nubes que indican un frente cálido que se aproxima tienden a ser en su mayoría cirros altos al principio, cambiando a cirroestratos a medida que se acerca el frente. Sin embargo, si también aparece cirrocúmulo, hay una mayor inestabilidad de la masa de aire que se aproxima por delante del frente. Cuando estas nubes altas invaden progresivamente el cielo y la presión barométrica comienza a caer, es probable que la precipitación asociada con la perturbación esté a unas 6 a 8 horas de distancia. Un engrosamiento y descenso de estas nubes altas en altostratos o altocúmulos de etapa media es una buena señal de que el frente cálido o bajo se ha acercado y la precipitación puede comenzar en menos de seis horas. Una vez que las nubes se han engrosado a 2.500 metros (8.200 pies) de la superficie de la tierra, la precipitación puede comenzar a caer de nimbostratus pesado. Si el altocúmulo inestable castellanus acompaña o toma el lugar de la capa principal de altostratus, pueden seguir cúmulos congestus o cumulonimbus que producen lluvias o tormentas eléctricas. Los estratos bajos y los estratocúmulos se forman comúnmente debajo de las nubes principales que precipitan.
Un frente cálido también se define como la zona de transición donde una masa de aire más caliente reemplaza a una masa de aire más fría. Los frentes cálidos generalmente se mueven de suroeste a noreste. Si el aire más cálido se origina sobre el océano, no solo es más cálido, sino también más húmedo que el aire que lo precede.