广义的“红月亮”随时都可能发生，在平时月亮很低、在地平线附近的时候，它所反射的太阳光受到地球大气层的影响就可能产生“红月亮”。

狭义的“红月亮”是发生月全食时产生的一种天文现象。月亮全部进入地球本影就会发生月全食，和日全食时天空一片漆黑不同，此时从地球上看去，月亮并不是从空中消失，而会呈现难得一见的古铜色，被俗称为“红月亮”。

月全食时“红月亮”的形成主要是因为照射到月面上的暗红色太阳光。

如果地球没有大气层，我们看到的就是一个“黑月亮”，换句话说，看不到月亮。但是地球的大气层成为一个折射体，让“擦肩而过”的太阳光方向发生了偏折，这部分阳光投向原本的“黑月亮”，于是月亮变得漂亮和梦幻了许多。

当阳光从地球侧面的大气中穿行时，先从空间进入大气层，然后，又由大气层进入空间，期间产生了两次折射，如同光线透过凸透镜的原理，向地心方向偏折的聚合光线照到月亮上去了。

太阳光被大气层中极其微小的大气分子的散射。 黄、绿、蓝、靛、紫等色的光波比较短，在大气中受到的散射影响比较大，它们大部分都向四面八方散射掉了；红色的光线波长比较长，受到散射的影响不大，可以通过大气层穿透出去，折射到地球影子后面的月亮上。

由于波长较长的红光不容易被地球大气层散射，因此月全食期间的月亮也就变成了红铜色。所以，在月全食时，公众看到的月亮是暗红色的，即所谓的“红月亮”。