双层云的形成主因为不同高度大气条件差异。低层云由近地面湿气遇冷凝结形成，高层云则因高空气流下沉冷却产生。这种分层现象常见于晴朗天气，当太阳加热地表后，近地空气上升遇冷形成第一层云，同时高空气流因温度下降形成第二层云。

双层云的形成与大气对流密切相关。当太阳照射地面时，地表温度每升高1摄氏度，空气密度就减少约1/3000，促使近地空气以每秒5-10米的速度上升。根据气象局数据，近地面至5000米高空，温度每升高1公里会下降约6.5摄氏度，湿度则减少约20%。这种垂直温差和湿度梯度导致低空水汽凝结成积云，高空水汽因下沉冷却形成层积云。例如在夏季午后，北京地区常出现这种双层云，低层云底高度约800米，高层云顶可达6000米，两云层间隔约5000米。当太阳辐射减弱后，对流停止，云层逐渐消散。