冷空气多数在极地与西伯利亚大陆上形成，其范围纵横长达数千公里，厚度达几公里到几十公里。冷空气过境会带来雨、雪等，使温度陡然下降。每次冷空气入侵的强度不一样，有强有弱，降温幅度有多有少。
冷空气像潮水一样涌动，受其影响范围广，可达到2千公里以上。由于移动的路径不同，受影响的区域也不同。时间和范围也会有所不同。
冷空气最初都来源于北冰洋地区，然后经过西伯利亚地区得到加强。因为这些地区的纬度高，冬季黑夜漫长，白昼很短，日照时间非常少。在极地，甚至会出现极夜，太阳从不露脸。因此，大地从太阳那里得到的热量十分微弱；而夜间，地面却向太空辐射损失许多热量，近地层大气随着地面不断冷却，气温越来越低，冷空气堆积在一起将变得越来越多。这一团温度极低的冷空气堆在西北气流的引导下，将自北向南推进，影响蒙古国、中国的北方、中国东部或中国大部地区。
西伯利亚冷空气在天气图上表现为一个冷气团南下。但冷气团不是孤立的，在天气图上常常是更大的天气系统——气旋的一部分。气旋主要由一对冷暖气团组成，大体冷气团在西，暖气团在东。这种温带气旋不断地逆时针旋转并同时从西向东移动。冷暖气团之间的分界线，叫冷锋。冷锋过后，当地从暖气团进入冷气团，风向由南风转为北风。这就是谚语“南风刮到底，北风来还礼”的原因所在。因此，冷锋后会发生剧烈降温。