Hujan merupakan bagian dari siklus hidrologi yang terjadi melalui beberapa tahapan utama, yaitu penguapan (evaporasi), kondensasi, pembentukan awan, koalesensi, dan presipitasi. Proses ini dimulai ketika sinar matahari memanaskan permukaan bumi, menyebabkan air dari laut, sungai, danau, serta vegetasi menguap ke atmosfer dalam bentuk uap air. Proses ini dikenal sebagai evaporasi dan transpirasi, di mana air dari permukaan air dan tumbuhan berubah menjadi gas dan naik ke atmosfer. Semakin tinggi suhu udara, semakin banyak air yang menguap dan terkumpul di atmosfer.
Saat uap air naik ke atmosfer, suhu udara semakin rendah seiring bertambahnya ketinggian. Pada titik tertentu, udara tidak lagi mampu menahan uap air dalam bentuk gas, sehingga uap air mulai mengalami kondensasi. Kondensasi adalah proses perubahan uap air menjadi tetesan air kecil atau kristal es yang melekat pada partikel-partikel di udara seperti debu, garam laut, atau polutan, yang berfungsi sebagai inti kondensasi. Proses ini menghasilkan awan, yang merupakan kumpulan jutaan butiran air atau kristal es yang terbentuk di atmosfer.
Seiring waktu, butiran air dalam awan mengalami koalesensi, yaitu proses penggabungan antara tetesan air kecil yang semakin membesar akibat bertumbukan satu sama lain. Ketika butiran air menjadi cukup besar dan berat, mereka tidak lagi dapat ditahan oleh arus udara di atmosfer, sehingga jatuh ke bumi sebagai presipitasi atau hujan. Jika suhu di atmosfer cukup hangat, presipitasi turun dalam bentuk hujan cair, sedangkan jika suhu sangat rendah, hujan dapat berupa salju atau hujan es.
Setelah hujan turun ke permukaan bumi, air mengalami berbagai kemungkinan, seperti infiltrasi ke dalam tanah, mengisi kembali akuifer sebagai air tanah, atau mengalir di permukaan sebagai runoff menuju sungai, danau, dan laut. Sebagian dari air ini akan kembali mengalami evaporasi, memulai kembali siklus hidrologi.
Hujan dapat dikategorikan berdasarkan mekanisme pembentukannya. Hujan orografis terjadi ketika udara lembab terdorong naik oleh pegunungan, mendingin, dan mengakibatkan kondensasi. Hujan frontal terjadi akibat pertemuan massa udara panas dan dingin yang menyebabkan udara panas naik dan mengalami kondensasi. Hujan konvektif terjadi akibat pemanasan intensif permukaan bumi, yang menyebabkan udara naik secara vertikal dan membentuk awan hujan. Selain itu, terdapat hujan siklonal, yang terjadi akibat sistem tekanan rendah yang menarik uap air dalam jumlah besar dan menghasilkan hujan deras.
Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya hujan meliputi suhu udara, kelembaban atmosfer, tekanan udara, sirkulasi angin, dan topografi. Di daerah dengan suhu tinggi dan kelembaban tinggi, hujan lebih sering terjadi karena atmosfer dapat menampung lebih banyak uap air. Selain itu, kondisi geografis seperti pegunungan dapat meningkatkan curah hujan karena efek orografis. Hujan memiliki peran penting dalam menjaga keseimbangan ekosistem, menyediakan sumber air bagi kehidupan, serta mengisi kembali sumber daya air tanah. Namun, hujan berlebihan dapat menyebabkan banjir, tanah longsor, dan erosi. Oleh karena itu, pemahaman mengenai proses terjadinya hujan sangat penting dalam perencanaan sumber daya air serta mitigasi bencana hidrometeorologi.