Bulutsuların oluşumu, evrende rastlantısal bir süreç değil; kütle çekimi, gaz dinamiği ve yıldız evrimi gibi temel fizik yasalarının uzun zaman ölçeklerinde birlikte işlemesinin bir sonucudur. Galaksiler tamamen boş değildir. Yıldızlar arasında son derece seyrek de olsa gaz ve tozdan oluşan bir ortam bulunur. Bu yıldızlararası madde, galaksinin dönüşü, spiral kolların etkisi ve geçmişte gerçekleşmiş büyük patlamalar nedeniyle zamanla belirli bölgelerde yoğunlaşmaya başlar. İşte bu yoğunlaşma süreci, bulutsuların ilk adımını oluşturur.
Galaksilerin özellikle spiral kollarında, gaz ve toz maddesi daha sıkıştırılmış hâlde bulunur. Bunun nedeni, spiral kolların birer madde yoğunluk dalgası gibi davranmasıdır. Bu bölgelerden geçen gaz, kısa bir süreliğine sıkışır ve yoğunluğu artar. Yoğunluk arttıkça, maddenin kendi kütle çekimi daha etkili hâle gelir. Bu durum, yıldızlararası gazın dağılmak yerine bir arada kalmasına ve geniş ölçekli bulutlar oluşturmasına yol açar. Zamanla bu bulutlar, bulutsu olarak tanımlanan yapılara dönüşür.
Bulutsu oluşumunda önemli bir diğer etken, büyük yıldızların yaşamlarının sonundaki şiddetli olaylardır. Çok büyük kütleli yıldızlar, ömürlerinin sonunda süpernova patlamasıyla uzaya muazzam miktarda enerji ve madde saçar. Bu patlamalar çevredeki yıldızlararası gazı hem zenginleştirir hem de şok dalgalarıyla sıkıştırır. Şok dalgasının geçtiği bölgelerde gaz yoğunluğu hızla artar ve bu sıkışma, yeni bulutsuların ortaya çıkmasını sağlar. Bu nedenle birçok bulutsu, geçmişte gerçekleşmiş süpernova patlamalarının dolaylı bir ürünüdür.
Bulutsuların oluşum sürecinde sıcaklık son derece kritik bir rol oynar. Yıldızlararası gaz yeterince soğuyamadığı sürece yoğunlaşamaz. Gazın soğuması, atomların ve moleküllerin enerji kaybederek birbirine yaklaşmasını sağlar. Özellikle moleküler hidrojenin bulunduğu soğuk bölgelerde, gaz bulutları daha kararlı hâle gelir. Bu soğuk ve yoğun alanlar zamanla genişleyerek dev moleküler bulutları oluşturur. Bu yapılar, hem bulutsu oluşumunun hem de yıldız doğumunun temel ortamıdır.
Bir bulutsu oluştuktan sonra yapısı durağan kalmaz. İçinde yer alan gaz ve toz, kütle çekiminin etkisiyle sürekli hareket hâlindedir. Bazı bölgelerde yoğunluk diğer alanlara göre daha fazla artar. Bu yoğun çekirdekler zamanla çökmeye başlar. Çökme süreci ilerledikçe sıcaklık yükselir ve yeni yıldızların doğuşu başlar. Böylece bir bulutsu, yalnızca oluşmuş bir yapı olmakla kalmaz; aynı zamanda kendi içinden yeni gök cisimleri üreten aktif bir ortama dönüşür.
Tüm bulutsular aynı şekilde oluşmaz. Bazıları tamamen yıldızlararası gazın yavaş ve sakin yoğunlaşmasıyla meydana gelirken, bazıları son derece şiddetli olayların ardından ortaya çıkar. Güneş benzeri yıldızlar yaşamlarının sonunda dış katmanlarını uzaya bırakarak çevrelerinde yeni bulutsular oluşturur. Daha büyük yıldızlar ise patlayarak çevrelerine çok daha geniş alanlara yayılmış bulutsu kalıntıları bırakır. Bu farklı oluşum yolları, bulutsuların neden bu kadar çeşitli görünümlere ve yapılara sahip olduğunu açıklar.
Bulutsu oluşumu aynı zamanda evrenin kimyasal evrimiyle doğrudan ilişkilidir. Yıldızlardan saçılan ağır elementler, yeni oluşan bulutsulara karışır. Bu sayede her yeni bulutsu, önceki yıldız kuşaklarının kimyasal mirasını taşır. Bu süreç, evrende giderek daha karmaşık atomların ve moleküllerin ortaya çıkmasını sağlar. Gezegenlerin ve yaşam için gerekli maddelerin kökeni de bu zincirin bir parçasıdır.
Sonuç olarak bulutsular, evrende maddenin durağan değil, sürekli dönüşüm hâlinde olduğunun açık bir göstergesidir. Yıldızlararası gazın yavaş yoğunlaşması, büyük yıldızların patlamaları ve uzun zaman ölçeklerinde işleyen fizik yasaları bir araya gelerek bu dev yapıları oluşturur. Her bulutsu, evrenin geçmişindeki olayların izlerini taşır ve aynı zamanda gelecekte doğacak yıldızların ve gezegenlerin başlangıç noktasıdır.