平靜的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶爾會在空中或「地下」出現高大樓臺、城廓、樹木等幻景，稱為海市蜃樓。海市蜃樓是一種光學現象。
海市蜃樓是一種因遠處物體被折射和全反射而形成的幻象，其產生原因是太陽使地面溫度上升後形成的一種氣溫梯度。由於密度不同，遠方的景物，在光線傳播時則會發生異常折射和全反射，從而造成蜃景。
夏季沙漠中烈日當頭，沙土被曬得灼熱，因沙土的比熱小，溫度上升極快，沙土附近的下層空氣溫度上升得很高，而上層空氣的溫度仍然很低，這樣就形成了氣溫的反常分布，由於熱脹冷縮，接近沙土的下層熱空氣密度小而上層冷空氣的密度大，這樣空氣的折射率是下層小而上層大。當遠處較高物體反射出來的光，從上層較密空氣進入下層較疏空氣時被不斷折射，其折射角逐漸增大，增大到等於臨界角時發生全反射，這時，人要是逆著反射光線看去，就會看到下蜃。
柏油馬路因路面顏色深，夏天在灼熱陽光下吸收能力強，同樣會在路面上空形成上層的空氣冷、密度大，而下層空氣熱、密度小的分布特徵，所以也會形成下蜃。
在海面或冰面上，有時也會看到海市蜃樓。因為海水表面蒸發時要消耗熱量同時海水溫度的升高緩慢，而在冰雪覆蓋的地區由於冰雪面能將大部分太陽光反射掉同時冰雪融化時也要消耗大量熱量，致使下層的溫度變得很低，因此在這些地方最容易出現強烈的逆溫現象。如果近地面層是強逆溫時，空氣密度會隨高度迅速減小，光線在這種氣溫隨高度升高因而使空氣密度隨高度銳減的氣層中傳播，會向下屈折，遠方地平線處的樓宇等的光線經折射、全反射進入觀測者眼帘，便出現了上現蜃景。
蜃景有兩個特點：一是在同一地點重複出現，比如美國的阿拉斯加上空經常會出現蜃景；二是出現的時間一致，比如我國蓬萊的蜃景大多出現於每年的5、6月份，俄羅斯齊姆連斯克附近蜃景往往是在春天出現。
明白了海市蜃樓的成因與形成過程，從此海市蜃樓不再神秘。