뇌운(雷雲, thundercloud)은 천둥과 번개를 동반하는 구름으로, 대기 중에서 연직(수직) 방향으로 크게 발달한 적란운(Cumulonimbus) 또는 웅대적운을 가리킨다. 한자어 '뇌운'은 '우레 뇌(雷)'와 '구름 운(雲)'의 결합으로 이루어져 있으며, 영어로는 thundercloud 또는 thunderstorm cloud로 표현된다.
뇌운은 강한 상승 기류에 의해 습기가 많은 공기가 상공으로 올라가면서 형성된다. 구름 내부에서는 얼음 입자와 물방울 간의 충돌로 인해 정전기가 발생하고, 이로 인해 전하가 분리되어 구름의 상층부는 양전하, 하층부는 음전하를 띠게 된다. 이러한 전위차가 일정 수준 이상으로 커지면 방전 현상인 번개(낙뢰)가 발생하며, 이때 급격한 공기의 팽창으로 인해 천둥 소리가 동반된다.
기상학에 따르면, 대체로 발달한 적란운의 고도가 7km 이하일 경우 소나기는 내리지만 뇌방전(번개)은 일어나지 않으며, 8km 이상으로 발달해야 불꽃방전을 일으키는 뇌운에 이르게 된다. 강한 뇌방전을 일으키는 구름은 그 고도가 12~16km에 이르기도 한다. 대부분의 벼락(낙뢰)은 뇌운 아래쪽에 쌓인 전자가 지상으로 쏟아지면서 발생한다.
뇌운은 주로 여름철 지표면의 불균등한 가열이나 한랭전선을 따라 형성되며, 뇌우(雷雨, thunderstorm)를 동반하는 경우가 많다. 기상학에서는 뇌운의 발생과 낙뢰를 예측하기 위해 레이더와 낙뢰 관측 장비를 활용하고 있으며, 항공 및 우주 발사 등 다양한 분야에서 뇌운 정보가 중요한 기상 변수로 활용된다.
