בהתאם לטמפרטורה ולחות האוויר, פתיתי שלג יוצרים מספר עצום של צורות שונות. אדי מים מצפים חלקיקי אבק זעירים, שמתמצקים לכדי גבישי קרח. מולקולות מים מסתדרות במבנה משושה (משושה). התוצאה של תהליך זה היא פתית שלג יפה להפליא שאהוב על כולם מאז ילדותו.
פתית שלג שזה עתה נוצר כבד יותר מהאוויר, מה שגורם לו ליפול. נפילה לכדור הארץ דרך אוויר לח, יותר ויותר אדי מים קופאים ומכסים את פני הגבישים. תהליך הקפאת פתית השלג הוא מאוד שיטתי. למרות שכל פתיתי השלג הם משושה, שאר הפרטים של הדפוסים שלהם משתנים. כאמור, הדבר מושפע מהטמפרטורה והלחות שבה נוצר פתית השלג. כמה שילובים של שני גורמים אלה תורמים להיווצרות דפוסים עם "מחטים" ארוכות, בעוד שאחרים מציירים דפוסים מקושטים יותר.
(יריחו, ורמונט) הפך לאדם הראשון שצילם צילום של פתית שלג באמצעות מיקרוסקופ המחובר למצלמה. האוסף שלו של 5000 תצלומים הדהים אנשים עם המגוון הבלתי נתפס של גבישי השלג.
בשנת 1952, מדענים מהאיגוד הבינלאומי של אגודות סיווג (IACS) פיתחו מערכת שסיווגה את פתית השלג לעשר צורות בסיסיות. מערכת IACS עדיין בשימוש כיום, אם כי כבר קיימות מערכות מתוחכמות יותר. קנת ליבברכט, פרופסור לפיזיקה במכון הטכנולוגי של קליפורניה, ערך מחקר מקיף על האופן שבו מולקולות מים נוצרות לגבישי שלג. במחקר שלו הוא מצא שהדפוסים המורכבים ביותר עוברים טרנספורמציה באקלים לח. פתיתי שלג אוויר יבש נוטים להיות בעלי דפוסים פשוטים יותר. בנוסף, פתיתי שלג שירדו בטמפרטורות מתחת ל-22 מעלות צלזיוס מורכבים בעיקר מדפוסים פשוטים, בעוד שדגמים מורכבים טבועים בפתיתי שלג חמים יותר.
לדברי מדען מהמרכז הלאומי לחקר אטמוספירה בבולדר, קולורדו, פתית השלג הממוצע מכיל . דייוויד פיליפס, אקלימטולוג בכיר ב- Environmental Conservancy בקנדה, מציין שמספר פתיתי השלג שירדו מאז קיומו של כדור הארץ הוא 10 ואחריהם 34 אפסים.