两片复杂的雪花完全相同的可能性极小，越是仔细观察，越能发现不同之处。如果将问题细化到纳米级别，那么雪花可以完全一样，因为自然界的某些事物就是完全相同的。例如所有电子——它无法被分解为更小的粒子，每一个都完全一样。
组成雪花的水分子比电子复杂得多，并非所有的水分子都是完全一样的。水分子通常由1个氧原子和两个氢原子组成，但每5000个自然产生的水分子中，就有一个由1个氘原子代替1个氢原子，而每500个自然产生的水分子中，就包含一个由氧-18（氧原子的重同位素）而非常规的氧-16组成的分子。
典型的雪花大概包含10^18个水分子，因此其中大概率会有一些水分子与众不同。这些不寻常的水分子将随机散布在整个雪花中，从而使其具有独特的外观。两个包含10^18个水分子的雪花具有完全相同的分子布局的可能性非常小，其概率与零近乎没有差别。
如果放宽定义，小雪花看起来会很相似。假设我们的标准是两片雪花在光学显微镜下看起来相似即可，那么我们很容易找到形态相似的雪花。但这仅适用于简单的六角形雪花。对于更复杂的雪花晶体来说，情况则完全不同。
更大、更复杂的雪花外观每片都不相同。自然界形成复杂雪花的方法数量惊人。打个比方来说，我们在书架上放15本书，第一本书有15种选择，第二本书有14种选择，第三本书有13种选择……最终有超过一万亿种方法可以放这15本书。而大自然在形成雪花时，面临的问题可能相当于安放100本书乃至更多，可能的排列数量就增加到10的158次方，这个数字大约是整个宇宙中原子总数的10^70倍。
因此，在整个地球历史上制造的所有复杂雪花中，不可能有两片看起来完全相同。