Il numero di Reynolds (Re) di un flusso da una misura dell'importanza delle forze di inerzia rispetto a quelle viscose.
L'esperienza ha mostrato che per valori di Re inferiori a una soglia detta numero di Reynolds critico il flusso risulta dolce e piani adiacenti di fluido scorrono uno sull'altro in modo ordinato. In questa situazione si dice che il flusso è in regime laminare.

Per valori di Re al di sopra della soglia critica ha luogo una complicata serie di eventi, che possono portare a cambiamenti radicali delle caratteristiche del flusso, il quale, nello stato finale, risulta caotico e casuale. Il moto diventa intrinsecamente instabile anche con condizioni al contorno costanti e le proprietà del flusso manifestano fluttuazioni nel tempo di carattere stocastico, con la particolarità di essere sempre tridimensionali anche quando questo ha sviluppo bidimensionale. In tali condizioni si dice che il flusso è in regime turolento.
Le particolarità del regime turbolento hanno portato ad assumere un metodo di indagine che tende a considerare separatamete le propietà medie del flusso dalle sue fluttuazioni, in modo tale da poterne dare una descrizione istantanea mediante la loro sovrapposizione.

Un aspetto molto importante del moto turbolento consiste nella nascita di strutture rotazionali nel flusso, chiamate vortici, caratterizzate da un ampio campo di lunghezze caratteristiche. Particelle di fluido inizialmente molto distanti in breve tempo possono essere portate a contatto dall'azione vorticosa; come conseguenza gli scambi di calore, massa e quantità di moto risultano decisamente incrementati.
I vortici di dimensioni maggiori sono alimentati dall'energia del flusso medio, con il quale interagiscono secondo un processo definito in lingua inglese "vortex strecthing". Il processo ha questo nome perchè consiste nella distorsione dei vortici dovuta alla presenza di gradienti di velocità nel flusso medio, che costringono le loro estremità a muoversi con velocità differenti.
La velocità caratteristica ϑ e la lunghezza caratteristica l di questi vortici sono dello stesso ordine di grandezza della lunghezza caratteristica L e dalla velocità caratteristica U del flusso medio; così nei moti turbolenti il numero di Reynolds dei macrovortici Re = ϑ l / ν è grande perchè grande è il numero di Reynolds del flusso medio. I macrovortici sono quindi dominati dall'inerzia e gli effetti viscosi sono trascurabili; ciò significa che durante la loro distorsione il momento angolare si conserva, causando un incremento della velocità angolare e una diminuzione del diametro di rotazione. In questo modo nascono vortici con lunghezze caratteristiche sempre minori, che nascono e si dissolvono in tempi sempre più brevi.

Si tratta di una vera e propria "cascata di energia" che ha come fonte il flusso medio e si propaga a vortici di dimensioni sempre minori. Il limite nella dimensione dei microvortici dipende dal valore della viscosità: il numero di Reynolds per queste microscale scende fino all'unità e in tali condizioni gli effetti viscosi diventano considerevoli. Il lavoro compiuto dai microvortici contro l'azione viscosa viene dissipato in calore, traducendosi macroscopicamente in un incremento di energia persa nel flusso turbolento.

La struttura dei macrovortici è fortemente anisotropa e dipendente dal flusso medio. L'effetto diffusivo della viscosità tende invece a uniformare tridimensionalmente lo sviluppo dei microvortici, che risultano isotropi alle più piccole lunghezze caratteristiche.