רגע ההתגלות האלוהית מלווה בתופעות טבע עזות ומעוררות אימה, הממחישות את עוצמת המפגש בין הרוחני לגשמי. כוחות הטבע, שעד כה היו שקטים, מתפרצים ומגיבים בעוצמה חסרת תקדים לירידת השכינה אל המציאות הארצית.
הפרשנים מדייקים בביאור המילה עָשַׁן, ומסבירים כי אין מדובר בשם עצם, אלא בפועל בזמן עבר – ההר העלה עשן מכל צדדיו [רש"י, אבן עזרא, רשב"ם, בכור שור, ביאור יש"ר]. באשר למקורו של עשן זה, הדעות חלוקות. גישה אחת מבארת כי אש אלוהית אינה מעלה עשן בדרך כלל, ולכן העשן קדם לירידת ה' עצמה, כדי להוות כיסוי והכנה, או שנוצר במיוחד כדי להטיל מורא בלב העם [העמק דבר, פענח רזא, רבנו בחיי]. מנגד, יש המפרשים את התופעה באופן פיזי יותר: האש האלוהית שלטה בגוף ההר ושרפה את אבניו עד שנעשו לסיד, בדומה לאבנים הנשרפות בכבשן [אור החיים]. העשן הסמיך והמרוכז עלה לא רק מפני השטח, אלא גם מעומק בטן האדמה, כאדים הכלואים בתוך סיד בוער [מלבי"ם, ביאור שטיינזלץ]. גישה אחרת שוללת לחלוטין קשר להתפרצות געשית, ורואה בתיאור זה ביטוי לסערה אדירה – העשן הוא הערפל והעננים הכבדים המכסים את ההר, והאש היא אש הברקים המלווה את ההתגלות [קאסוטו].
התורה מדמה את מראה ההר לעֶשֶׁן הַכִּבְשָׁן, והפרשנים מבהירים כי הכוונה לכבשן שבו שורפים אבנים לסיד. עם זאת, ברור כי עוצמת האש בהר סיני, שעלתה עד לב השמים, הייתה גדולה לאין שיעור מכבשן רגיל. השימוש בדימוי זה נועד אך ורק כדי לשבר את האוזן – להתאים את המושגים השמימיים והשכליים, שאין להם אח ורע בעולם החומרי, לשפת בני האדם ולדברים המוכרים להם מחיי היום-יום [רש"י, רבנו בחיי, ביאור יש"ר].
מלבד העשן, הפסוק מתאר כי וַיֶּחֱרַד כׇּל־הָהָר מְאֹֽד. חרדה זו מוסברת בכמה אופנים. יש שרואים בה תגובה פיזית: רעידת אדמה של ממש [תולדות יצחק], זעזוע מפני קולות הרעמים החזקים [קאסוטו], או קול התנפצותן של אבני ההר הנשרפות באש [אור החיים]. המלבי"ם מצביע על כך שמדובר בנס שלמעלה מן הטבע – בדרך כלל רעידת אדמה מתרחשת כאשר עשן ואדים כלואים בבטן האדמה ואינם מוצאים פתח לצאת, אך כאן, למרות שהעשן עלה והשתחרר, ההר המשיך לרעוד בעוצמה כדי לעורר בעם יראת עונש ורוממות.
לעומת הפירוש הפיזי, יש המפרשים את החרדה במובן האנושי והרוחני. המילה "כל" מתפרשת כהיקף וסביבה, ולפיכך לא ההר עצמו רעד, אלא כל האנשים שעמדו מסביבו נפלו לחרדה ולהשתוממות עצומה נוכח התגלות כבוד ה' [הכתב והקבלה, בכור שור]. פירוש נוסף מייחס להר עצמו תכונות אנושיות, ומסביר כי ההר רעד והעלה עשן מתוך חשש שמא ישראל לא יסכימו לקבל את התורה, או משום שה' ירד עליו במידת הדין והביע חרון אף כלפי עבודת האלילים [שפתי כהן].
מבעד לתופעות הטבע הסוערות, מסתתרת משמעות עמוקה הנוגעת למהות מתן תורה. עד לאותו רגע, הייתה הפרדה מוחלטת בין הרוחניות לגשמיות. ירידת האש השמימית שגרמה להר הפיזי להעלות עשן, מסמלת את ביטול המחיצה הזו. היא מוכיחה כי העולם החומרי מסוגל לספוג אל תוכו רוחניות, וכי על האדם להחדיר אש של חום והתלהבות בעבודת ה' ובקיום מצוות התורה בעולם המעשה [חומש קה"ת].