Nimbostratus-Wolken sind Regen- oder Schneewolken schlechthin. Die Schicht ist so dicht, dass die Sonne unsichtbar bleibt.

Eine Nimbostratus-Bewölkung zeigt sich überwiegend als konturlose, blaugraue Wolkendecke. Diese beginnt meist ab dem mittleren Wolkenstockwerk von wenigen Hundert bis 1500 Metern. Nimbostratus-Wolken haben in der Regel lang anhaltende Niederschläge im Gepäck.

Die Wolken bestehen aus unterkühlten Wassertröpfchen, Eis- und Schneekristallen oder aus einer Mischung dieser Teilchen.

Nimbostratus-Wolken erscheinen blaugrau, dunkel und konturlos. Sie sind so dicht, dass die Sonne gar nicht hindurchscheinen kann. Die Wolken hängen tief und ausgedehnt am Himmel. Wenn der ganze Himmel bedeckt ist, wirkt das Tageslicht stark "gedimmt".

Aus den Wolken gehen Regen, Schnee, Eiskörner oder Frostgraupel nieder. Doch der Niederschlag muss nicht unbedingt am Boden ankommen, er kann auch schon auf dem Weg nach unten hin verdunstet sein. Das geschieht dann, wenn die Luft in den unteren Schichten sehr trocken ist.

Unter der eintönigen Wolkenschicht finden sich oftmals niedrige, zerfetzte Wolken, auch pannus (lat. Lappen) genannt, die die Unterseite von Nimbostratus-Wolken teilweise oder ganz verdecken. Diese Wolkenfetzen entstehen in den tiefer liegenden labilen Schichten unterhalb der Wolkenbasis, wenn der Niederschlag verdunstet und wieder kondensiert.

In der Regel ändern solche Wolkenfetzen rasch ihre Gestalt und ziehen in geringen Höhen mit dem Bodenwind rasch dahin. Als Einzelwolken können sie aber zu einer zusammenhängenden Schicht verschmelzen oder wieder mit der Hauptwolke verbunden sein.

Kompakte Altostratus-Wolken ähneln nicht ganz so dichten Nimbostratus-Wolken. Erstere sind jedoch durch helleres Grau gekennzeichnet. Nimbostratus-Wolken verdecken die Sonne oder den Mond komplett.

Beobachter können eine tiefe Stratus-Schicht auch mit Nimbostratus-Wolken verwechseln. Aus ersterer nieselt oder grieselt es allenfalls leicht, während eine Nimbostratus-Bewölkung lang anhaltende und mitunter mäßig bis starke Niederschläge zurücklässt.

Über dem Beobachtenden können Cumulonimbus-Wolken ähnlich dunkelgrau erscheinen wie Nimbostratus-Wolken. Bei ersteren gehen Schauer nieder, oft begleitet von Blitz und Donner, manchmal auch von Hagel.

Nimbostratus-Wolken entstehen in der Regel, wenn wärmere Luft auf kältere hinaufgleitet. Dies geschieht meistens vor Warmfronten. Dabei trübt es sich langsam von Cirrostratus- über Altostratus-Wolken bis hin zur Nimbostratus-Bewölkung ein.

Die Warmfront bewirkt ein großflächiges Aufgleiten der Luft, daher ist auch die Nimbostratus-Bewölkung sehr großflächig. Das führt mitunter zu stundenlangem Niederschlag. Dieser wird auch Landregen genannt und kann den ganzen Tag andauern.

Doch auch nach einer Kaltfront können Nimbostratus-Wolken entstehen. Dies ist nach Durchzug einer sogenannten Ana-Kaltfront der Fall. Der Himmel wird rasch bedeckt und schauerartiger, teils gewittriger Niederschlag geht dann in anhaltenden Regen oder Schneefall über.

Nimbostratus-Wolken können jedoch auch aus anderen Wolken entstehen. Dies ist dann der Fall, wenn beispielsweise eine Altostratus-Schicht anwächst oder wenn sich Cumulonimbus-Wolken horizontal ausbreiten.

Eine Nimbostratus-Wolke gilt als die klassische Schlechtwetterwolke. Solange die Wolkenschicht eintönig grau erscheint, hält der Regen oder Schneefall mit großer Wahrscheinlichkeit länger an. Allerdings wird die Nimbostratus-Bewölkung von tieferen Wolken verdeckt, sodass der Beobachter kaum einzelne Wolkenformen unterscheiden kann.

Sobald die Wolkendecke immer mehr Strukturen zeigt, ist die Wetterfront wohl durchgezogen. Erste hellere Wolkenbereiche deuten darauf hin, dass sich bald größere Wolkenlücken auftun und der Niederschlag abklingt. Allerdings lässt sich daraus nicht schließen, wie lange es trocken bleiben wird. Dazu muss der Beobachter auch die anderen Wolkengattungen bestimmen.

Nimbostratus-Wolken weisen weder spezielle Arten noch Unterarten auf. Lediglich die Sonderformen spielen eine größere Rolle. Dabei wird unterschieden, ob der Niederschlag am Boden ankommt oder nicht.