寒冷前線が通過すると天候はどう激変するのか。その問いに対する結論は極めて明快です。前線が頭上を横切るまさにその瞬間、短時間の激しい雷雨と突風が襲いかかり、通過直後には風向きが急変して急激な気温低下が訪れます。
なぜ、これほどまでに目まぐるしい変化が一瞬のうちに起きるのでしょうか。その根本的な引き金となっているのが、冷たい空気（寒気）と暖かい空気（暖気）の密度の決定的な違いです。気象物理学の基本原則として、冷たい空気は密度が高く重いため地面を這うように進み、逆に暖かく湿った空気は軽いため上へと昇ろうとします。寒冷前線では、勢力の強い寒気が、居座っている暖気の下側へ鋭い楔（くさび）のように猛スピードで潜り込みます。
この傾斜面は、後述する温暖前線に比べて傾きが極めて急（約1/50〜1/70の傾斜角）です。逃げ場を失った暖気は前線の前面で猛烈な力で押し上げられ、垂直方向に急発達する寒冷前線積乱雲（雄大積雲や積乱雲）を形成します。積乱雲の高さは上空1万メートル以上、時には成層圏の境界面に達する「かなとこ雲」へと成長し、蓄えられた膨大な水分が一気に凝縮して叩きつけるような雨を降らせるのです。
また、前線通過に伴う急激な気温低下の理由は、単に冷たい寒気が流れ込んでくるだけではありません。大雨を降らせる雨粒が空気中を落下する際、周囲の熱を奪って蒸発する「気化熱冷却」や、高高度の凍結した冷気が雨粒とともに地表へと一気に引きずり降ろされる「下降気流（ダウンドラフト）」が複合的に重なり合います。これにより、前線通過からわずか30分から1時間程度の間に、季節が1〜2か月逆戻りしたかのような強烈な冷気が地表を支配することになります。
