Фены с давних времён известны в Альпах. Они что встречаются на Западном Кавказе - как на северных, так и на южных склонах хребта. Фены наблюдаются и под обрывистой стеной Яйлы на южном берегу Крыма, в горах Средней Азии и Алтая, в Якутии, западной Гренландии, на восточных склонах Скалистых гор и во многих других горных системах.

Повторяемость фенов в разных районах различна:
в Кутаиси - 114 дней в году,
в Тбилиси - 45,
в Орджоникидзе - 36,
на Телецком озере - до 150,
в Инсбруке (Австрия) - 75 дней.
Фен может возникнуть в любой горной системе, если воздушное течение общей циркуляции пересекает хребет достаточной высоты. С подветренной стороны воздух оттекает от хребта, создаётся разрежение, вследствие которого воздух лежащих выше слоев засасывается вниз, как нисходящий ветер.

Высокая температура воздуха при фене обусловлена его адиабатическим нагреванием при нисходящем движении. Вертикальный градиент температуры в атмосфере почти всегда меньше сухо-адиабатического, т.е. меньше 1°/100 м. Воздух, опускающийся по горным склонам в долину, нагревается по сухо-адиабатическому закону, т.е. на 1° на каждые 100 м спуска. Поэтому он придёт в долину, имея более высокую температуру, чем температура воздуха, ранее занимавшего долину. Температура фенового воздуха будет тем выше, чем больше высота, с которой он опускается. В то же время относительная влажность в нём будет понижаться по мере роста температуры.

Допустим, гребень хребта возвышается над уровнем долины на 3000 м. Температура в долине до начала фена +10° С. Средний градиент температуры 0,6° С/100 м. Тогда на уровне гребня хребта температура будет -8°С. Опустившись в долину и нагревшись при этом на 30° (по 1° на каждые 100 м), воздух фена будет иметь внизу температуру +22°С. Таким образом, температура в долине повысится по сравнению с первоначальной на 12°С. Однако если относительная влажность вверху была 100%, то при той же удельной влажности, но при повышении температуры фенового воздуха с -8° до +22°С она понизится до 17%.

При сильном развитии фена на подветренной стороне хребта нередко на наветренной стороне наблюдается восходящее движение воздуха по горному склону. Если хребет высок, то этот восходящий воздух, достигнув уровня конденсации, будет охлаждаться уже не по сухо-адиабатическому, а по влажно-адиабатическому закону. При этом на наветренной стороне произойдет образование облаков и, стало быть, выделение тепла конденсации.

Предположим затем, что на подветренном склоне воздух на столько же опустится вниз, на сколько он поднялся вверх на наветренном склоне. Облака в воздухе фена будут при этом испаряться. Однако если часть продуктов конденсации выпадет из воздуха в виде осадков при восхождении по наветренному склону, то в скрытую форму перейдёт меньше тепла, чем выделилось при конденсации, и воздух опустится в долину с более высокой температурой, чем была в начале процесса. Получим процесс, приближающийся к псевдо адиабатическому.

Если воздух сначала поднимается по наветренным склонам и в нём происходит облакообразование, то из долины на подветренной стороне можно наблюдать над гребнем хребта стену облаков. При опускании фенового воздуха по подветренному склону содержащиеся в нём облака испаряются, на наветренном склоне они, напротив, всё время образуются заново. В результате облачная масса в феновом потоке - феновая стена - кажется неподвижно прикрепленной к гребню хребта.

Бывает и так, что фен, особенно вначале, сводится к постепенному оседанию и динамическому нагреванию воздуха в антициклоне, занимающем горный район. По мере снижения инверсии оседания высокие температуры захватывают всё более низкие места. Однако до самых низких долин потепление может и не дойти, они останутся занятыми холодным воздухом. При таком антициклоническом фене скорость ветра невелика, а феновое повышение температуры может происходить на обоих склонах хребта одновременно, как это много раз наблюдалось и на Кавказе, и в Альпах.

Особенно сильное повышение температуры при фене бывает тогда, когда воздух, в котором развивается фен, с самого начала очень тёплый (например, когда через хребет перетекает тропический воздух за тёплым фронтом). Высокая температура воздуха дополнительно повышается адиабатически при нисходящем движении. Так, в первых числах мая 1935 г. в северных предгорьях Кавказа южный фен принёс воздух с Армянского нагорья. При этом температура повысилась в Нальчике до + 32°, в Моздоке до +40°, а относительная влажность опустилась до 13%. Эффект повышения температуры особенно велик и в том случае, если до фена воздух в долине был сильно выхоложен. В Монтане (Скалистые горы) однажды в декабре в течение 7 ч. температура повысилась с -40 до +4°.

Продолжительный и интенсивный фен может привести к бурному таянию снега в горах, к повышению уровня и разливам горных рек и т.д. Летом фен вследствие своей высокой температуры и сухости может губительно действовать на растительность. В Закавказье (район Кутаиси) случается, что при летних фенах листва деревьев высыхает и опадает

Но фен может наблюдаться и в арктическом воздухе, когда последний, например, перетекает через Альпы или Кавказ и опускается по южным склонам. Даже в Гренландии стекание воздуха с трёхкилометровой высоты ледяного плато на фиорды создает очень сильные повышения температуры. В Исландии при фенах наблюдались повышения температуры почти на 30° за несколько часов.

При перетекании хребта в воздушном течении могут возникать стоячие волны - так называемые феновые волны с амплитудой в несколько километров, иногда приводящие к образованию чечевицеобразных облаков. Эти волны распространяются вверх до высоты в несколько раз большей, чем высота хребта.