פתית שלג מתחיל את דרכו כגרגר אבק קטן המרחף בענן. אדי מים באוויר נדבקים אל גרגר האבק, והטיפה שנוצרת הופכת לקרח. בתוך הטיפה הקפואה, מתחילים להופיע גבישים.
בעין בלתי מזוינת, פתית שלג נראה כמו משקע אוורירי ולבן. הוא עשוי להיראות גדול יחסית, במיוחד כאשר הלחות גבוהה, וגודלו יכול להגיע עד לקוטר של עשרה סנטימטרים. בשל שטח הפנים הגדול שלו ביחס למסה, הוא צף באוויר ונופל לאט.
לעומת זאת, תחת מיקרוסקופ, פתית השלג חושף עולם מרהיב של מבנים מורכבים וצורות גיאומטריות מגוונות. הצבעים בתמונות המיקרוסקופיות נוצרים על ידי מחשב. המבנה המיוחד של הפתית גורם להחזרת אור גבוהה, ולכן הוא נראה לבן.
גבישי הקרח משנים את צורתם ומתפתחים בזמן שהם נופלים מהענן, כשהטמפרטורה סביבם משתנה. בשלב מסוים, נוצרת מעין פריזמה בעלת שש פאות בחלק העליון והתחתון של הגביש. בכל אחת מהפאות נוצר שקע, והקרח מתחיל לגדול מהר יותר בקצוות. הגדילה המהירה הזו בפינות היא שגורמת להופעתן של שש זרועות, המעניקות לפתית השלג את צורתו המוכרת. קווים עדינים מופיעים על פני הזרועות, ומוסיפים למראה המיוחד.
הטמפרטורה משפיעה באופן משמעותי על צורת הפתית: כאשר הטמפרטורה צונחת למינוס 13 מעלות צלזיוס, קצוות הגדילה נעשים צרים יותר. לעומת זאת, במינוס 14 מעלות צלזיוס, מתחילים להופיע ענפים צדדיים. גם משבי רוח, חמים וקרים, תורמים ליצירת ענפים צדדיים נוספים.
מגוון אינסופי או מספר סופי של צורות?
אמנם נדמה שלפתיתי שלג יש אינסוף צורות, אך למעשה יש גבול למספר הצורות שפתית שלג יכול לקבל. עם זאת, המגוון הוא עצום, ונובע ממספר גורמים: ברמה המולקולרית, פתיתי השלג שונים זה מזה, מכיוון שיש אפשרויות רבות לחיבור בין מולקולות המים בתוך הגביש.
הסביבה שבה הפתית נוצר משתנה כל הזמן, ויש דרכים רבות שבהן מולקולות מים יכולות להיקשר לפני השטח. חוקרים מיפן שצילמו פתיתי שלג בטמפרטורות שונות טוענים שמצאו 121 צורות אפשריות