现代科学已经对大多数海市蜃楼做出了正确解释，认为海市蜃楼原理是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像，所谓蜃景就是光学幻景。那么，自然界中的海市蜃楼形成的原因是什么呢？蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件，常分为上现、下现和侧现海市蜃楼。
夏天，海面上的下层空气温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大。我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中。这就是上现蜃景，常出现在海上和北方有冰雪覆盖的地方。
在沙漠里也会看到蜃景。夏季沙漠中烈日当头，沙土被晒得灼热，因沙土的比热小，温度上升极快，沙土附近的下层空气温度上升得很高，而上层空气的温度仍然很低，这样就形成了气温的反常分布，由于热胀冷缩，接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大，这样空气的折射率是下层小而上层大。当远处较高物体反射出来的光，从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射，其入射角逐渐增大，增大到等于临界角时发生全反射，这时，人要是逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景，仿佛是从水面反射出来的一样，这就是下现蜃景，大都出现在热季的沙漠或冬季暖洋流的海上。
当水平方向的大气密度相差很大，使大气折射率在水平方向存在很大差异的时候，便可能出现侧向蜃景。
在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象。贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层空气的折射率小。从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样。
此外，蜃景还有两个特点：一是在同一地点重复出现，比如美国的阿拉斯加上空经常会出现蜃景；二是出现的时间较为固定，比如我国蓬莱的蜃景大多出现在每年的5、6月份，俄罗斯齐姆连斯克附近蜃景往往是在春天出现，而美围阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天内出现。
2005年5月23日下午2时，蓬莱海滨薄雾渐退，海域上空大团云彩变幻莫测，似空中绽开的奇葩，似起航的大船，从大海深处徐徐飘来。霎时，蓬莱阁和八仙渡景区上空出现一一道天幕，“海市蜃楼”奇观呈现在人们面前。只见“海市蜃楼”时而变幻成意大利的威尼斯，时而变幻成香港的维多利亚港湾，时而又变幻成上海的外滩、澳门的海边。这一高度清晰的“天象”从发现到在海风中慢慢飘失，前后持续了两个多小时，使近万人大饱眼福。
在许多国家和我国的天津、广州、连云港、南京等地都出现过“海市蜃楼”的奇观。
