雷雨云是起电最强的云，云中大气电结构也主要针对这种云而言。雷雨云中电荷分布模式最早被认为是垂直的偶极性或三极性结构：雷雨云上部为中心高度6千米、半径2千米、电荷量24库的正电区域，下部为中心高度3千米、半径1千米、电荷量20库的负区域。这两个电荷区在电荷量级上相当，被称为主电荷区，正电荷区在负电荷区之上，称之为正偶极性电荷结构。有时，云底附近还有一个中心高度1.5千米、半径0.5千米、电荷量4库的正区域（称为次正电荷区），两个主正电荷区和次正电荷区形成三极性电荷结构。这是从雷雨云电场探空仪（G.C.辛普森在20世纪30～40年代利用尖端放电原理制成）的数十次探测结果归纳出来的。

随着探测技术的改进和观测资料的积累，对上述偶极性或三极性模式提出不少修正。如各电荷中心的电量和所在高度均有改变；各电荷层之间会发生相对的倾斜；某些雷雨云中会呈现出与正常的偶极性或三极性电荷结构相反的电荷分布，即在本应存在正电荷区的高度上（或温度区）聚集了负电荷，在本应存在负电荷区的高度上（或温度区）聚集了正电荷，这称之为反极性电荷结构；上升气流越强，主负电荷区的高度越高，温度更冷；上升气流区内至少有4个电荷区，最下部为正电荷区，往上依次改变极性，最上层为负的屏蔽电荷层（云上部的电荷区会在云的上边界感应出相反极性的电荷层，称之为屏蔽层）。上升气流外部的电荷结构比上升气流区的更复杂，至少有6个以上的电荷区，主电荷区域高度较低，温度较高，电荷区域深度较浅，且电荷密度较大；电荷结构的分布不仅在雷暴的不同区域有差别，不同地域的雷暴电荷结构也存在差别。