במשך שנים רבות מנסים חוקרי האטמוספירה וחוקרי התופעות החשמליות להסביר את התהוות הברק, אך עד היום אין תאוריה אחת המפרטת ומסבירה בצורה מדוייקת את התופעה. עקרונית ניתן להבחין בשלושה שלבים בתהליך התהוות הברק:
1. היווצרות מטענים והיפרדותם בענן: תאוריות שונות מנסות להסביר את תהליך טעינת הענן במטען חשמלי,שתי תאוריות המקובלות ביותר להסברת תהליך זה ,הן של סימפסון ושל וילסון. לפי תאוריות סימפסון משנת 1909, לתנועת אויר לח וחם יחסית כלפי מעלה, תפקיד חשוב בתהליך בטעינת הענן בעת סופת רעמים. באותה עת, המים שבאויר הנעים כלפי מעלה הופכים להיות טיפות, מים. אלה הולכות וגדלות ככל שנמשכת התנועה כלפי מעלה. כאשר משקל הטיפות נעשה גדול יותר, עולה כוח המושך אותן כלפי מטה, על הכוח המעלה אותן כלפי מעלה והן נופלות. בעת נפילתן מתלכדות עם טיפות מים אחרות ושוב הן גדלות יותר עד להגיען 0.5ס"מ. סימפסון טוען שהמטענים החשמליים מפוזרים באופן שווה בטיפות. המטענים החיובים מרוכזים בתוך הטיפה ואילו השלילים בהיקפה. הטיפות הללו אינן יציבות ומתפרקות. הנתזים הקטנים של הטיפה המתפרקת מקבלים אפוא מטען שלילי, בעוד שבמרכז הטיפה הגדול יותר, נשאר מטען חיובי. כיוון שטיפות הנושאות מטען שלילי קטנות וקלילות יותר מאשר מרכזי הטיפות נושאי מטען החיובי, דוחף זרם האויר העולה את המטענים השלילים כלפי מעלה ,המטענים החיובים נשארים במקומם ,מתחברים עם מטענים שלילים אחרים, ונהפכים שוב לטיפות מים. אלה גדלות שוב, עד שמתפרקות מחדשתהליך זה חוזר על עצמו שוב ושוב. כתוצאה מכך נוצרים מטענים שלילים רבים, העולים עם זרימת האויר, בעוד המטעניםהחיובים בטיפות המים הגדולות נופלים לאדמה בצורת גשם. בחלק התחתון והבינוני של הענן מצטברים מטענים שלילים.
לפי שיטת וילסון 1921 נגרמת טעינת העננים בעת סערת רעמים על ידי יוניזציה של האויר. באויר נוכחים תמיד יונים חיוביים ושלילים, הנעים בהשפעת השדה האלקטרומגנטי של כדור הארץ. בזמן סופת רעמים גודל מספר מספר היונים שבאויר. כתוצאה מהתנגשויות הרבות בין חלקי המים, בהשפעת השדה האלקטרומגנטי שבאויר, נעים היונים השלילים כלפי מעלה והיונים החיובים נעים אל פני האדמה. בעת נפילתם הופכים היונים החיובים לטיפות מים, שאליהן מתחברים יונים שלילים שבאויר ,וכך עולה ריכוז המטענים השלילים בחלק התחתון של העננים. התפתחות הענן מלווה יצירת מטענים והיפרדותם בתוך הענן. מדידות בתוך הענן הראו שמהטענים נפרדים לשני חלקים עיקריים. מרכזי המטען החיובי המתהווים בדרך כלל בחלקו העליון של הענן, ומרכזי מטען השלילי המתהווים בחלקו התחתון של הענן. שני חלקים אלה יוצרים דו קוטביות חשמלי. לעיתים נוצר גם מרכז משני של מטען חיובי, קטן יחסית, בחלקו התחתון של הענן. מפאת עוצמתו של השדה החשמלי המקומי, נוטשים מטענים שלילים ראשונים את חלקו התחתון של הענן כלפי האדמה, מעין מטען מוביל, בפסיעות של 10 עד 80 מטרים. ככל שהם מתקרבים לאדמה, קטן אורך הפסיעות, עד שהתקדמות נעשית כמעט רצופה ומהירותה מגיעה עד אלפית ממהירות האור לערך, בגובה של עשרות מטרים, עד מספר מטרים מעל פני האדמה ובפרט על פני גופים הבולטים כגון בנין גבוה, עצים גבוהים עמודי חשמל או ארובה, נעשית עוצמת השדה גדולה עד כדי כך, שמטענים חיובים נוטשים את השטח או את הגופים הבולטים ומתחילים לנוע בפסיעות לקראת המטעניםה שלילים הבאים מן הענן.
2.התפרקות עיקרית,המקרינה אור חזק ומלווה רעמים:כאשר נפגשים שני מטענים הנעים, זה יורד מהענן עם זה העולה מפני השטח, מתהוה בנתיב שנוצר ההתפרקותהעיקרית, שהיא ניטרול המטען שבנתיב ובחלקו התחתון של הענן. על ידי המטען הבא מן האדמה, ההתפרקות העיקרית מלווה הקרנת אור חזק והיווצרות גל הלם אקוסטי. זה הרעם. עוצמת גל הזרם בהתפרקות זו היא בין 20 עד 30 אחוז למאה ממהירות האור. ככל שעוצמת הזרם גדולה יותר, כן גדולה יותר ההתפרקות עוצמת הזרם מגיעה לשיאה תוך פרק זמן קצר מאוד, בין אחת לעשר מיקרושניות בקירוב. חלק זה של הגל מכונה חזית הזרם. לאחר מכן יורדת עוצמת הזרם לאפס, באיטיות רבה יותר, בפרק זמן של כמה עשרות שניות עד כמה מאות מיקרו שניות. חלק זה של הגל מכונה זנב הגל. במרבית המקרים קורות באותו הנתיב התפרקויות חוזרות כלומר ניטרול של כמה מרכזי מטענים בענן אחד. לפיכך פרק הזמן הכולל הינו ארוך יותר.
