天氣瓶的原理是結晶的變化，主要是由於溶液內的樟腦在乙醇內的溶解度會隨着温度變化。而硝酸鉀、氯化銨和水是為了控制在晶體高速生長過程中的連續成核。温度改變時，樟腦的結晶析出，温度的變化速度，則會影響結晶的成長大小與結構。這些因素加總起來，造成瓶內晶體形態萬千的美麗變化。
現代研究證實，温度是影響瓶內結晶型態的最主要因素，與天氣的對應關係幾乎成隨機分佈，無預測價值。雖然不能用來預報天氣，但天氣瓶隨着外界温度展現出多變的晶體變化，仍可作為一個美麗的裝飾。也可做為有趣的科學教材，學習溶液的配置與結晶行為。
牽扯到靜電和玻璃量子通道，與此同時瓶子與瓶外微弱的氣壓差也會有影響，以上條件均可影響氯化銨，硝酸鉀，樟腦溶解度，下雨會出現羽毛雪花狀沉澱。
