Le masse d’aria sono grandi corpi d’aria con proprietà simili di temperatura e umidità che si formano sulle regioni di origine. La massa d’aria calda dietro un fronte caldo non è solo più calda, ma spesso (ma non sempre) anche più alta in umidità rispetto all’aria più fredda che la precede. A causa della maggiore temperatura di una massa d’aria calda e quindi della minore densità, la miscelazione tra le due masse d’aria è improbabile. Essendo leggero, la massa d’aria calda non è in grado di spostare la massa d’aria più fredda e invece viene forzata verso l’alto lungo il limite superiore dell’aria più fredda in un processo noto come overrunning. Il confine tra le due masse d’aria ha una pendenza graduale di 1:200 e il sollevamento è lento ma persistente.
Quando la massa d’aria sale in regioni di pressione inferiore, si espande e si raffredda. Mentre si raffredda, qualsiasi vapore acqueo presente si condenserà e formerà un’ampia copertura nuvolosa. Le prime nuvole che indicano un fronte caldo che si avvicina tendono ad essere per lo più alti cirri in un primo momento, cambiando a cirrostratus come il fronte si avvicina. Tuttavia, se appare anche cirrocumulo, c’è una maggiore instabilità della massa d’aria che si avvicina davanti al fronte. Quando queste alte nuvole invadono progressivamente il cielo e la pressione barometrica inizia a cadere, le precipitazioni associate al disturbo sono probabilmente a circa 6-8 ore di distanza. Un ispessimento e l’abbassamento di queste nuvole alte in altostratus o altocumulus di medio stadio è un buon segno che il fronte caldo o basso si è avvicinato e le precipitazioni possono iniziare entro meno di sei ore. Una volta che le nuvole si sono addensate a 2.500 metri (8.200 ft) dalla superficie terrestre, le precipitazioni possono iniziare a cadere dal pesante nimbostratus. Se altocumulus castellanus instabile accompagna o prende il posto dello strato principale di altostratus, cumulus congestus o cumulonimbus producendo acquazzoni o temporali possono seguire. Lo strato basso e lo stratocumulo si formano comunemente sotto le principali nuvole precipitanti.
Un fronte caldo è anche definito come la zona di transizione in cui una massa d’aria più calda sta sostituendo una massa d’aria più fredda. I fronti caldi generalmente si spostano da sud-ovest a nord-est. Se l’aria più calda proviene dall’oceano, non è solo più calda ma anche più umida dell’aria che lo precede.