一直以來，球狀閃電形成的原因尚未有確切的解釋。2012年6月，甘肅省蘭州市的中國科學家在青海省一個雷暴天氣中繪製輻射地圖時，拍到一個發光球，被認為就是在雷暴天氣出現的球狀閃電。它的影片和光譜，被認為是迄今為止自然界球狀閃電的首次科學記錄。而這項研究的詳細內容，已經發表在2014年1月出版的《物理學評論快報》上。[3][4][5]
聖艾爾摩之火常被誤會為球狀閃電同類型事物，但實際成因不同：雖然二者都是常在大雨（尤其是雷雨）中發生的自然現象，但是聖艾爾摩之火是低溫的冷光現象，不會破壞周遭事物。
以下是一些對其成因的假說：
有人認為在發生枝狀閃電時，由於閃電通道裏的空氣溫度很高，使空氣中的水汽分解為氧和氫，在特殊情況下，閃電通道分裂成數塊。如是，把閃電通道附近的空氣分裂成一團團含氫和氧的氣團，形成連珠閃電，待枝狀閃電停止以後，球狀閃電溫度降低，氫和氧重新化合，在化合過程中釋放出能量，在釋放能量的同時產生了光。有時候這種釋放能量的現象是用爆炸的方式表現出來，便產生了球狀閃電。
傳統理論認為它是一種旋渦狀高溫電漿體，利用內部高速旋轉造成的向心力與外部大氣壓力達到平衡來維持了較長時間的穩定性。還有人認為它是利用高溫混合氣體之間的化學反應維持了能量的穩定。
邁射-孤立子理論認為球狀閃電是由體積約為若干立方米的大氣邁射所引起的。邁射相當於能量低得多的雷射，在空氣體積很大時，邁射會產生局部電場即孤立子，從而導致看得見的球狀閃電。
巴西伯南布哥聯合大學的研究人員Antnio Pavo和Gerson Paiva聲稱他們證實了汽化矽假說[6]：二氧化矽經閃電的衝擊，其中的氧與碳結合而矽被汽化成純矽，形成短暫性的球體。汽化矽與空氣中的氧氣再結合時產生熱量，使球體發白光。
奧地利因斯布魯克大學的物理學家Joseph Peer和Alexander Kendl聲稱頻繁發生的閃電可能致使磁場強大到使人產生類似幻覺，而猜測或許能用來解釋球狀閃電的現象。[7]
經由玻璃中的自由電子產生[8][9]。