在一个充满阳光但是又非常寒冷的天气里，满是积雪的房顶就是一个完美的冰柱生成装置。房顶的积雪被阳光加热的同时，阁楼的热量会通过房顶从下面对积雪进行加温。随着积雪的融化，水会沿着屋顶板向冰冷的屋檐和金属排水渠流去。在那里，水重新冰冻上了。
水分子之间是相互吸引着的。因而随着水在重力的作用下不断地流下房顶时，水分子会在其他水分子已经冻结的地方聚集。就这样，一滴一滴的水形成了冰并且覆盖在之前的冰上。逐渐地，向着地面的冰柱就形成了。
科学家们指出，周围空气和沿着冰层表面流下的一小层水之间的相互作用促进了冰柱的生长。从房顶流下的液态水的温度比寒冷的空气的温度要高。所以覆盖在冰柱表面的薄层水的热量会迅速扩散到周围的空气中去。空气从液态水中吸收完热量之后，会引起冰柱周围的冷空气产生一个迷你的上升气流。在失去热量之后，这一薄层水会冰冻起来，形成冰柱上的又一层冰。由于水在结冰的时候体积会变大，所以这种效果就被扩大了（想象一下冰块会涨出贮存它的盒子）。这个融化、滴落和重新结冰的小趣闻冰柱的自身重量使它们在掉落地面之前可以长到3英尺长，有时冰柱会带着排水渠（或者树枝）一起掉落下来。
过程使冰柱变长，形成耀眼的钉状结构。
根据亚利桑那大学研究人员的研究，冰柱周围的空气是冰柱能够形成冰尖利的秘密。在冰柱比较粗大的顶部周围有一层较厚的温暖的空气。他们指出，冰柱的尖端会比上部分成长得更快，因为在底部有热量的空气是最薄的，所以水会在这个位置上更快地冻结。结果就形成了逐渐变细的钉状结构。
科学家们认为冰柱形成的冰脊是开始于一个随机的凸起。这些凸起比周围部分更快地失去热量。流下来的水首先在这些凸起上重新结冰，这样就能使他们变得足够厚以成为冰脊。这些冰脊的跨度（大约为0.4英寸）与冰柱的大小相同。来自日本的科学家们认为，他们知道这是为什么：随着冰脊越来越大，从上面流过的水会变得很多，就像小河流过石头一样。这样的水流没有能够有效地将热量带走，从而减慢了冰脊继续结冰。因此，一个常规大小的冰脊就形成了，而不是一个巨大的冰包。
威斯康星大学物理学教授Thomas Lockhart认为，挂着的冰柱经常保持规则的间隔，就像鸟儿停在电线上一样。在水滴结冰或者落下之前，雪融化所形成的水滴会在房顶的边缘长到尽可能地大。这就会导致水滴之间会有一个最小距离，并且会使将要形成的冰柱之间有一个相当一致的间隔。