長期以來，大家都認為至少在分子水平上，雪花只有一種形狀。但科學家們發現，雪花實際上能夠被分成39種一般形狀。這些一般形狀包括柱狀晶體、不規則雪花粒子和平面晶體(傳統意義上六邊形雪花的組成成分)，具體產生何種形狀則依賴於溫度和溼度。
英國伯恩茅斯的化學教師Andy Brunning，基於最近的研究繪出了一個信息表圖來展示這些不同形狀。這張圖展示了39種雪花的形狀及對應名字，39種雪花可以細分為121種。
Andy Brunning說，儘管科學家一直試圖推導雪花形狀形成的物理公式，但我們現在仍然不清楚雪花的形狀到底受哪些因素影響。不過總體來講，低溼度下更容易形成冰晶這類的簡單雪花，而高溼度下，則更容易形成平面晶體這類雪花。
關於雪花形成的最新研究來自日本北海道的北見理工研究所，他們將雪花分成了3個層次：綜合，中間，初級。
綜合層次上，雪花被分成了8大類：柱狀晶體，平面晶體(大部分人所認為的)，柱狀、平面混合晶體，雪晶聚合物，霜化雪晶，冰晶芽，不規則粒子(看起來像蕨類植物)。中間層次上，則被分成了39種(如圖)。初級層次的種類劃分則可以解釋雪晶的種類從1930年的21種，增加到到1950年的42種，1960年的80種，直到2013年的121種。
科學家為什麼要研究雪花？有兩個目的，首先是了解雪花的構成，其次是探究如何將雪花的晶體結構應用到其它地方(矽和半導體)。雪花研究屬於結晶學，結晶學用於探究晶體結構，它能幫助化學家判斷固體中的原子結構。結晶學研究過程中會向樣本固體發射X射線，X射線在經過固體時會被裡面的原子衍射。科學家通過研究衍射的模式就能得到固體的分子結構。早在沃森和克裡克確定DNA結構前，富蘭克林(Rosalind Franklin)就用這種技術拍攝了DNA的雙螺旋結構。
雪花的產生：精緻晶體形成的美妙過程
俄羅斯視頻製造人Vyacheslav Ivanov 通過顯微鏡，拍攝了2分鐘的「微延時」短片來揭示六邊形冰晶的形成過程。視頻中展示的是小滴在灰塵上凍結後形成的鱗狀物。
美國海洋大氣管理局(NOAA)這樣解釋雪花形成過程，當一小滴水在花粉或者灰塵上凍結形成鱗狀物後，就會形成冰晶。然後更多的水分子就會依附到冰晶上，並在六個方向不斷延展從而形成了六邊形。組成雪花的冰晶是對稱的，它們在事先決定的空間形成六邊形雪花的過程反映了水分子的內部結構。有些雪花甚至會有6條對稱線，原因在於水分子晶體存在氫鍵。
當水結冰時，連在一起的水分子就會結晶形成六邊形顯微結構，六邊形的每個頂點上都是兩組氫氧原子對連到一個氧原子的兩邊。結冰過程中，越來越多的水分子加入到這個顯微結構中，導致顯微結構分別在它的六個方向擴展，最後形成了雪花。
雪花形狀主要由溫度和溼度決定。長針形晶體在偏高溫度(5攝氏度)形成，在更低溫度(比如零下15攝氏度)會形成更平也更像環形的雪花。
低溼度下更容易形成冰晶這類的簡單雪花，而高溼度下，則更容易形成平面晶體這類的雪花。