大氣中的水分子在冷卻到冰點以下時，就開始凝華，而形成水的晶體，即冰晶。冰晶屬六方晶系，而由冰晶結合成的雪花也就呈現出六角形。

人們很早就留意雪花的形狀。中國西漢時代的韓嬰就發現：“凡草木花多五出，雪花獨六出。”即雪花是六瓣、六角形的。雪花有多種多樣的形態，但每一片雪花都是六角形的，這是大自然呈現給我們的美麗，也是給我們出的一道課題。那么雪花為什么多為六角形呢？

因為雪花的基本組織是冰胚，每一個冰胚是由5個水分子組成。其中4個水分子分別在1個四面體的頂角上，另有1個水分子位于四面體中心。許多冰胚互相連接，就組成了冰晶，許多冰晶結合，就形成了雪花。因此雪花之所以呈六角形，是與一些水分子怎樣結合成為冰胚，以及冰胚怎樣結合成冰晶等有關。

如果冰胚平排地結合，不單可以使我們看出最初的六邊形結晶，而且還可以看出由于水分子一個一個結合上去，新的六邊形結晶是怎樣從原有六邊形雪花中增長起來的。

雪花主要有兩種形狀，六棱體狀和六角形薄片狀。六棱體狀雪花形狀尖細，角形薄片狀的雪花則像從鉛筆刀上削下的薄片的鉛筆屑。如果雪花周圍的空氣過飽和程度較高，冰晶則會增長很快，體積不斷增大時形狀也會隨之改變。通常六角形薄片狀會演變成六角形星狀雪花。

當它增大到一定程度由于重力作用而下降時，仍保持原來的形狀，成為六棱柱狀或六角形薄片狀的雪花。如果雪花周圍的空氣過飽和程度較高，冰晶則會增長很快，體積不斷增大時形狀也會隨之改變。通常六角形薄片狀會演變成六角形星狀雪花。

根據研究，雪花在空中飄浮時本身還會振動，這種振動，是環繞對稱點而進行的。這樣，就保證了在增長過程中的雪花，始終保持六邊形。至于六邊形的千姿百態，則與雪花在空中飄浮時，空中的溫度和濕度條件不同有關。有人還專門研究過不同形狀的雪花，竟然有6000多種不同的細微形態！