Entre los principales estudios modernos se encuentra el realizado por Melchor Centeno, quien atribuye el origen de las tormentas eléctricas a la circulación cerrada de vientos en la región.
Entre 1966 y 1970, el científico Andrés Zavrostky junto a ayudantes de la Universidad de los Andes, realizó tres expediciones, a Santa Bárbara del Zulia con las cuales concluye que la localización tendría varios epicentros en las ciénagas del Parque nacional Ciénagas de Juan Manuel de Aguas Claras y Aguas Negras al oeste del lago de Maracaibo; sin penetrar en las mismas. Y sugiere en 1991 que el fenómeno ocurre por el encuentro de corrientes de aire frías y calientes sin descartar el uranio como posible agente cocausal, aunque este último hecho no pasa de ser mera especulación. Adicionalmente vale la pena considerar el aporte del hidrometeorólogo Julio Lescarboura Sola quien en su tesis de grado y en estudios ulteriores a lo largo de su vida hizo considerables aportes al estudio y probable origen de este fenómeno.
Entre 1997 y 2000, un equipo encabezado por Nelson Falcón de la Universidad de Carabobo realiza varias expediciones y logran ubicar los epicentros del fenómeno en el interior de las Ciénagas de Juan Manuel, y realizan el primer modelo microfísico del relámpago del Catatumbo, identificando al metano como una de las principales causas del fenómeno, aunque también es un modelo general de la electrificación de nubes; aún falta por confirmarse con medidas exactas en el interior de la nubes del relámpago. El metano parece también asociado a los relámpagos de Titan (satélite de Saturno) y aparece vinculado a otras áreas de gran actividad electroatmosférica, como el sur de Florida y África central. Según este modelo el metano proviene no solo de las ciénagas del sur del lago sino también de fisuras en el manto rocoso, rico en kerogeno III, un producto asociado a grandes depósitos de hidrocarburos ligeros, comunes en la cuenca del lago de Maracaibo. A diferencia de otras hipótesis, este es un modelo cuantitativo y con un enfoque de la física de las descargas observadas; se trata de una teoría y no una mera conjetura sobre «choques» de frentes de aire fríos y calientes que explicarían la pluviosidad pero no la permanente e inusual actividad eléctrica observada. Sin embargo, se ha demostrado en años recientes56 que el modelo del metano no reproduce las observaciones: predice más rayos en épocas de sequía y menos en épocas de lluvia, lo que contradice los datos de satélite y superficie.
Un equipo del Centro de Modelado Científico de Universidad del Zulia, liderado por Ángel G. Muñoz, inicia luego del año 2000 a investigar las relaciones entre variables atmosféricas que puedan proporcionar una mejor explicación de la actividad tormentosa (y por consiguiente eléctrica) en la Cuenca del Lago de Maracaibo (CLM). Muñoz y Díaz-Lobatón (2011)2 se muestran las variaciones en la actividad electroatmosférica en la región noroeste de Venezuela y se destacan las implicaciones que tienen tanto el Chorro de Bajo Nivel del Caribe7 como los desplazamientos de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) en la fenomenología observable de los Relámpagos del Catatumbo. Por último, Díaz-Lobatón y Muñoz (2012)8 muestran la alta correlación existente entre la energía potencial disponible para convección (CAPE), vientos meridionales (Norte-Sur) y la actividad eléctrica en la CLM. Las investigaciones más recientes de ese centro de investigación sugieren un rol importante en la modulación de las descargas eléctricas por parte del Jet Nocturno de Bajo Nivel de la CLM.9
El relámpago ha tenido ciertas épocas con menor intensidad, especialmente durante la época de sequía en el norte de Venezuela. Sin embargo, es normal que el fenómeno presente ciertas fluctuaciones que, en gran parte, se compensen entre sí.
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