Ánh sáng từ Mặt trời có thành phần bao gồm đủ các màu với các bước sóng khác nhau. Khi ánh sáng Mặt trời đi xuyên qua lớp khí quyển Trái đất các bước sóng ngắn như màu xanh, tím .. sẽ bị khí quyển hấp thụ gần như hoàn toàn, chỉ còn ánh sáng đỏ có bước sóng ánh sáng dài là có thể đi qua do bị khí quyển háp thụ yếu. Đồng thời bầu khí quyển Trái đất như là một thấu kính hội tụ khổng lồ làm cho ánh sáng đỏ đi xuyên qua có xu hướng lệch về trục chính của vùng bóng tối và ánh sáng này đã chiếu rọi Mặt trăng khi nó đi qua vùng này. Do đó ta thấy Mặt trăng có màu đỏ khi diễn ra Nguyệt thực.
Mặt trăng sẽ thay đổi những sắc thái khác nhau trong suốt các giai đoạn diễn ra của Nguyệt thực, bắt đầu từ màu xám đen tới màu đỏ đồng có thể cả màu hổ phách. Độ rực rỡ của màu đỏ này có thể sẽ bị ảnh hưởng bởi mật độ bụi, và hơi nước của bầu khi quyển Trái đất vào thời điểm diễn ra Nguyệt thực.
