夏天，沙漠中干渴的人常会看到远处有一片闪光的湖水，或一片绿洲，等到走近时，这些刚刚还见到的景象又消失得无影无踪。这就是沙漠中的神奇幻景——海市蜃楼。这种现象是由光和空气造成的。
在一定条件下，透明的界面如同一面镜子，能把射在它上面的光全部反射回来，这便是光的全反射现象。在沙漠中，日光把沙漠烤得很热。烫人的沙子把接近地面的空气又烤得温度很高，而其上面的空气由于还是凉的，故在冷热空气的相交处形成了如水面那样的透明界面。远处的湖泊或绿洲通过这个透明的界面被映现出来，而且给人的感觉是在眼睛的前方，所以使人误认为前面有湖泊或绿洲，于是出现了海市蜃楼的幻景。
海市蜃楼有上现蜃景、下现蜃楼、侧现和多变蜃景的区分。大都发生在海面上、江面上。
海市蜃楼只出现在无风或微风的天气条件下。当大风一起，上下层空气被搅动，空气密度和温度差异减少了，光就不再折射和全反射，那么一切幻景也随之消逝了。