Si bien el aire generalmente se considera un mal conductor de la electricidad, su comportamiento durante los rayos puede atribuirse a un fenómeno conocido como falla eléctrica. Cuando la intensidad del campo eléctrico en el aire excede un cierto valor crítico, las moléculas de aire se ionizan, creando un camino de resistencia reducida para que fluya la corriente eléctrica. Esta intensidad de campo crítica se denomina rigidez dieléctrica o resistencia a la ruptura del aire.

Durante la descarga de un rayo, la acumulación de cargas eléctricas en la atmósfera crea un intenso campo eléctrico entre las regiones cargadas. A medida que la intensidad del campo se acerca a la rigidez dieléctrica del aire, las moléculas de aire sufren un proceso llamado ionización. Esto significa que los electrones se separan de sus átomos o moléculas originales, dejándolos con carga positiva. Estos electrones e iones libres quedan entonces disponibles para transportar corriente eléctrica.

A medida que el campo eléctrico continúa fortaleciéndose, cada vez más moléculas de aire se ionizan, formando un canal conductor de plasma. Este canal de plasma proporciona un camino de baja resistencia para que viaje la corriente eléctrica, lo que permite la descarga eléctrica masiva de un rayo. Las altas temperaturas y presiones generadas durante la descarga del rayo ayudan aún más en el proceso de ionización, lo que lleva a la creación de aún más plasma y la propagación del líder del rayo hacia el suelo.

Una vez que el líder del rayo se conecta a un objeto conectado a tierra, como un árbol, un edificio o la superficie de la Tierra, la descarga eléctrica principal sigue el canal establecido, liberando una enorme cantidad de energía en forma de calor, luz y sonido. Este proceso demuestra cómo el aire, a pesar de su baja conductividad eléctrica en condiciones normales, puede convertirse en un conductor temporal durante los rayos debido a una falla eléctrica y la formación de plasma.