A gömbvillám kialakulására és természetére ma sincs általánosan elfogadott természettudományos magyarázat, de már számtalan – nemegyszer hajmeresztő – elmélet született e titokzatos jelenség eredetéről. A jelenleg legelfogadottabb tudományos konszenzus szerint a gömbvillám vélhetően atmoszferikus elektromos jelenség, ami a légkör legalsó részében, a troposzférában előforduló elektromos kisülések egyik extrém ritka típusa.

A gömbvillám mint a természeti világ egyik legnagyobb rejtélye
A gömbvillámról az elmúlt évtizedek, illetve évszázadok során számos, szemtanúktól származó beszámoló született. Mivel a jelenség más típusú elektromos kisülésektől eltérően laboratóriumi körülmények között nem hozható létre, a szaktudósok hosszú ideig kétségbe vonták még a létezését is, az erről szóló beszámolókat pedig a fantázia termékének minősítették.

Ám a modern fotótechnika és a digitális képalkotás korából származó, ráadásul szaktudósok által rögzített felvételek már korántsem söpörhetők le egyetlen kézlegyintéssel az asztalról. Az észlelések döntő többsége szerint erős viharban, közvetlenül egy villámkisülés után keletkezik a furcsa jelenség, aminek merőben más a viselkedése, mint a villámoknak.
A villám nagy energiájú természetes légköri elektromos kisülés. Egyaránt keletkezhet a felhő és a föld, valamint felhő és felhő között. Egy-egy villámkisülés átlagos áramerőssége 20-30 ezer amper, de előfordulhatnak 300 ezer amper erősségű kisülések is.
A fényjelenség legtöbbször jól körülhatárolható gömbformát, ritkábban pedig elnyúlt ellipszis vagy szivar formát vesz fel. A villámoktól eltérően sokkal hosszabb az élettartamuk is, ami néhány másodperctől néhányszor tíz másodpercig terjedhet. Ugyancsak extrém határok között ingadozik a gömbvillámok mérete ami a néhány centiméterestől egészen az egy-két méteres átmérőig terjedhet, de legtöbbször akkorák mint egy narancs vagy egy sportlabda. Gyakran búgó hangjelenséget adnak ki magukból és sokszor hánynak szikrákat is.

A színük ugyancsak változatos: a fehértől kezdve a sárgán és a vörösön át egészen a kék különböző színtartományaiig terjedhet. Ami az egyik legkülönlegesebb tulajdonságuk az a mozgásuk, ami még csak nem is emlékeztet a hirtelen kisülő villámok cikkázásához. A gömbvillámok ugyanis igen lassan mozognak, gyakran megállnak, vagy hirtelen megváltoztatják a haladási irányukat és szemmel láthatóan még az erős szél, illetve légmozgás sincs rájuk hatással. Ezért sem véletlen, hogy a régi magyar népnyelvben "matató mennykőként" emlegették a gömbvillámot.
A hátborzongatóan furcsa jelenség többnyire robbanással vagy hirtelen eltűnéssel ér véget.
A gömbvillám rendkívül veszélyes lehet, mivel az élettani hatásai az egyenáraméhoz hasonlíthatók.