雖然要找到兩片完全一樣的雪花幾乎是不可能的，但是如果我們透過技術手段，只需要在奈米級別讓這兩個雪花一樣，就可以得到宏觀相同的雪花。

雪花是水蒸氣在低溫條件下形成的冰的晶體,一開始形成時只會形成簡單的六角形薄片晶體——因為冰屬於六方晶系,這決定了它的六次對稱,而它的Z軸生長很慢,決定了它的厚度很薄。接下來就是一個晶體生長的話題——因為空氣中的水蒸氣充足,因此晶體生長速度非常快。根據結晶學的規律,晶體的角是生長速度最快的,因為三個維度都能堆積成礦分子。

其次是稜上,這裡有兩個維度;晶面上生長最慢,這裡只能一維生長。因此在礦物(包括冰的晶體)快速生長,而成礦環境發生突然變化的時候,會發生晶面來不及填充的現象——這在礦物學裡叫做骸晶。雪花是典型的骸晶,它形成於水汽充足而且溫度足夠低的高空,但是隨著雪花的降落過程,它會經歷一系列溫度及溼度的變化,每一次變化都會導致晶體的結晶方式發生變化,而且每片雪花經歷的環境變化都可能有所不同,畢竟雪花飄落的過程本身就是一個巨大的隨機過程。

有人曾經解釋到，大少數小雪晶都含有1018個水分子，而且其中的一些水分子的陳列很不尋常。這些不尋常的分子將隨機分散在整個雪晶中，給它一個共同的設計。兩個雪晶具有完全相反陳列的分子的機率是十分十分小的。