冬天窗户上的冰花，本质是空气中的水蒸气在玻璃表面发生“凝华”形成的。所谓凝华，是指物质从气态直接变为固态的过程，无需经过液态阶段，且这一过程会释放出热量。
具体来说，冬季气温极低，尤其是夜间，室内外温差显著(室内温暖湿润，室外寒冷干燥)。当室内空气中的水蒸气接触到温度低于0℃的窗户玻璃时，水蒸气无法在玻璃表面液化成小水滴(因玻璃温度低于冰点)，而是直接从气态转变为固态的冰晶，这些冰晶不断聚集、生长，最终形成了我们看到的冰花。
与冰花形成原理相似的自然现象还有霜、雪：霜是水蒸气在地面物体表面凝华形成的，雪则是水蒸气在高空云层中凝华形成的，三者均是凝华现象的典型体现。
冰花的形成条件
冰花的形成并非随意，需要同时满足温度、湿度、玻璃条件三个核心要素，缺少任何一个，都难以形成美丽的冰花。
1. 温度条件：玻璃温度必须低于0℃
这是冰花形成的前提条件。冬季夜间，室外气温通常在0℃以下，窗户玻璃直接与室外冷空气接触，温度会逐渐降至冰点以下。只有当玻璃表面温度低于0℃时，接触到的水蒸气才能直接凝华成冰晶，若玻璃温度高于0℃，水蒸气只会液化成小水滴，形成“窗花”而非冰花。
通常，室外气温越低、玻璃导热性越好(如普通单层玻璃)，玻璃表面温度越低，冰花形成得越快、越厚实。
2. 湿度条件：室内需有充足的水蒸气
水蒸气是冰花形成的“原料”，室内空气中必须含有足够的水蒸气，才能为冰花的生长提供充足养分。冬季室内封闭性较强，人们呼吸、做饭、烧水、晾晒衣物等活动，都会释放大量水蒸气，使室内湿度升高。
一般来说，室内湿度越高，冰花的纹路越清晰、形态越丰富;若室内过于干燥(如长时间开暖气、空调)，则难以形成冰花，或冰花形态稀疏、易消失。
3. 玻璃条件：表面需洁净且有细微凹凸
玻璃表面的状态会影响冰花的形成与形态。首先，玻璃表面需洁净，若存在灰尘、油污等杂质，会阻碍水蒸气与玻璃的接触，导致冰花无法均匀生长，甚至难以形成;其次，玻璃表面的细微凹凸(如玻璃制作时留下的纹路、轻微划痕)，会成为水蒸气凝华的“凝结核”，让冰晶更易在这些部位聚集、生长，从而形成形态各异的冰花纹路。
此外，单层玻璃比双层玻璃更易形成冰花——双层玻璃中间有空气层，导热性差，玻璃内侧温度不易降至0℃以下，水蒸气难以凝华;而单层玻璃导热性好，玻璃内侧温度易低于冰点，更利于冰花形成。
