Svaka pahulja sastoji se od oko deset miliona sitnih ledenih kristala koji najčešće imaju oblik šesterougaone prizme. Različiti tipovi nastaju zbog neravnomjernog razvoja pojedinih stranica prizme pri čemu ključnu ulogu imaju faktori poput temperature, vlage, vjetra kao i priroda električnog polja kroz koje pahulja prolazi na putu do tla.
Ledenim kristalima naučnici su se počeli baviti u 17. vijeku. Njemac Johanes Kepler je tako 1611. istraživao simetriju šestougaone strukture i pokrenuo prvu studiju o snježnim pahuljicama. Francuz Rene Dekart je pak crtao šematske prikaze različitih oblika kristala.
Međutim, tek je izum mikroskopa nekoliko godina kasnije omogućio detaljniju analizu kristala. Englez Robert Huk je tako prvi pomoću povećala otkrio kompleksnu strukturu pahulja, dok je sredinom 20. vijeka Japanac Ukikiro Nakaja proveo prvo sistematično istraživanje. U svojoj laboratoriji je čak proizveo vlastite snježne pahulje.
Godine 1952. uvedeno je sedam službenih kategorija snježnih pahuljica koje je popisala Međunarodna komisija za snijeg i led. No, Nakaja je pahulje podijelio u više od 40 morfoloških oblika, a njegovi nasljednici su otkrili čak 80 različitih vrsta. Uprkos velikoj različitosti sve pahulje imaju šestougaoni oblik jer se molekule uvijek spajaju pod uglom od 120 stepeni.
Snijeg nije ledena voda, kao što mnogi vjeruju, nego pravilno "kristalizirana vlaga". Što je temperatura u oblacima niža od nula stupnjeva, to se više kapljica pretvara u ledene kristale. Smatra se da ne postoje dvije pahulje koje u potpunosti nalikuju jedna drugoj, te su upravo iz tog razloga različiti oblici kategorizirani u 80 spomenutih skupina. Smatra se da je podjednako "nemoguće" pronaći dvije identične pahuljice i dva identična lista koja su pala sa stabla u jesen.
Prosječna pahuljica ima prečnik od pet milimetra i težinu od 0,004 grama. Najveća ikad viđena pahuljica imala je, prema Ginisovoj rekorda, prečnik od 38 centimetra.
