بسته به دما و رطوبت هوا، دانه های برف شکل های بی شماری را تشکیل می دهند. بخار آب ذرات ریز گرد و غبار را می پوشاند که به کریستال های یخ تبدیل می شوند. مولکول های آب در یک ساختار شش ضلعی (شش ضلعی) ردیف می شوند. نتیجه این فرآیند یک دانه برف فوق العاده زیبا است که از کودکی مورد علاقه همه بوده است.
دانه های برف تازه تشکیل شده از هوا سنگین تر است و باعث سقوط آن می شود. با سقوط به زمین از طریق هوای مرطوب، بخار آب بیشتر و بیشتر یخ می زند و سطح کریستال ها را می پوشاند. فرآیند انجماد دانه های برف بسیار سیستماتیک است. اگرچه همه دانه های برف شش ضلعی هستند، بقیه جزئیات الگوهای آنها متفاوت است. همانطور که در بالا ذکر شد، این تحت تأثیر دما و رطوبتی است که در آن دانه های برف تشکیل می شود. برخی از ترکیبات این دو عامل به شکل گیری الگوهای با "سوزن" بلند کمک می کند، در حالی که برخی دیگر الگوهای پرآذین تری را ترسیم می کنند.
(جریکو، ورمونت) اولین کسی بود که با استفاده از میکروسکوپ متصل به دوربین از یک دانه برف عکس گرفت. مجموعه 5000 عکس او مردم را با تنوع غیرقابل تصور کریستال های برف شگفت زده کرد.
در سال 1952، دانشمندان انجمن بین المللی انجمن های طبقه بندی (IACS) سیستمی را توسعه دادند که دانه های برف را به ده شکل اصلی طبقه بندی کرد. سیستم IACS هنوز در حال استفاده است، اگرچه سیستم های پیچیده تری در حال حاضر وجود دارد. کنت لیبرشت، استاد فیزیک در مؤسسه فناوری کالیفرنیا، تحقیقات گسترده ای در مورد چگونگی شکل گیری مولکول های آب به کریستال های برف انجام داده است. او در تحقیقات خود دریافت که پیچیده ترین الگوها در آب و هوای مرطوب تغییر شکل می دهند. دانه های برف هوای خشک الگوهای ساده تری دارند. علاوه بر این، دانه‌های برفی که در دمای زیر ۲۲- درجه سانتیگراد سقوط کرده‌اند، عمدتاً از الگوهای ساده تشکیل شده‌اند، در حالی که الگوهای پیچیده ذاتی دانه‌های برف گرم‌تر هستند.
به گفته یک دانشمند در مرکز ملی تحقیقات جوی در بولدر، کلرادو، دانه های برف متوسط حاوی . دیوید فیلیپس، اقلیم شناس ارشد در سازمان حفاظت از محیط زیست در کانادا، خاطرنشان می کند که تعداد دانه های برفی که از زمان وجود زمین سقوط کرده اند 10 دانه و 34 صفر است.