Embora o ar seja geralmente considerado um mau condutor de eletricidade, seu comportamento durante os raios pode ser atribuído a um fenômeno conhecido como ruptura elétrica. Quando a intensidade do campo elétrico no ar excede um certo valor crítico, as moléculas de ar tornam-se ionizadas, criando um caminho de resistência reduzida para o fluxo da corrente elétrica. Essa intensidade de campo crítica é chamada de rigidez dielétrica ou resistência à ruptura do ar.

Durante uma descarga atmosférica, o acúmulo de cargas elétricas na atmosfera cria um intenso campo elétrico entre as regiões carregadas. À medida que a intensidade do campo se aproxima da rigidez dielétrica do ar, as moléculas de ar passam por um processo denominado ionização. Isso significa que os elétrons são separados de seus átomos ou moléculas originais, deixando-os carregados positivamente. Esses elétrons e íons livres ficam então disponíveis para transportar corrente elétrica.

À medida que o campo elétrico continua a se fortalecer, mais e mais moléculas de ar tornam-se ionizadas, formando um canal condutor de plasma. Este canal de plasma fornece um caminho de baixa resistência para a corrente elétrica viajar, permitindo a descarga elétrica massiva de um raio. As altas temperaturas e pressões geradas durante a descarga atmosférica auxiliam ainda mais no processo de ionização, levando à criação de ainda mais plasma e à propagação do líder do raio em direção ao solo.

Uma vez que o líder do raio se conecta a um objeto aterrado, como uma árvore, um edifício ou a superfície da Terra, a descarga elétrica principal segue o canal estabelecido, liberando uma enorme quantidade de energia na forma de calor, luz e som. Este processo demonstra como o ar, apesar da sua baixa condutividade eléctrica em condições normais, pode tornar-se um condutor temporário durante um raio devido à ruptura eléctrica e à formação de plasma.