スーパーセルが一般的な雷雲と決定的に異なるのは、雲の内部に「メソサイクロン」と呼ばれる直径数キロから十数キロ規模の組織化された回転上昇気流を保持している点です。通常の積乱雲は、上昇気流によって雨粒が作られると、やがて自らが降らせる雨や冷たい下降気流によって上昇気流が打ち消され、30分から1時間程度で寿命を迎えます。
これに対しスーパーセルは、上空と地上付近で風向や風速が劇的に異なる「強い鉛直ウインドシアー」が存在する環境で発生します。この風のズレによって大気の渦が生じ、強烈な上昇気流によってその渦が垂直に立ち上がってメソサイクロンへと発達するのです。
最大の特徴は、「上昇気流の通り道」と「雨や雹が落下する下降気流の通り道」が完全に分離している構造にあります。雨が上昇気流の邪魔をしないためエネルギー供給が途絶えず、単一の雲でありながら数時間から半日近くにわたって猛烈な勢力を維持・拡大し続けます。上空の成層圏界面に達した雲の頂上は水平に大きく広がり、巨大な「かなとこ雲（アンビル）」を形成して広範囲の太陽光を遮断します。
