现在，关于海市蜃楼是如何形成的，已有了明确的答案。其实质，只是一种光学现象。
      当光线在空气中传播的时候，一般总是认为它是直线传播的。然而严格地讲，光线在空中并不是完全依照直线进行的。当光线通过很厚的大气层的时候，总会发生一些折射，因为我们周围的空气并不是完全均匀的，它是由密度不同的空气层构成的。在一般情况下，空气的密度是随高度的增大而递减的，高度愈高，其密度愈小，这是因为空气本身也是有重量的，愈接近下部，由于压力的影响，下部密度就大于上部。在这种情况下，每当光线从一种密度的空气射入另一密度的空气层的时候，虽然密度相差不大，但是光线仍然会发生折射，会改变自己直线进行的方向。光线在空气中的这种多次的折射往往不很明显，它只能使物体的像略有歪曲，但不致使它显著失真。这种现象在我们的日常生活中已经习以为常，所以不觉得有什么异样。在炎热的夏天，往往会看到这样的情景，地面上的一切物体都好像在颤动，在摇荡。显然，在颤动、摇荡的实际上井非物体本身，而是它的像。这是因为从这些物体反射到我们眼里的光线在不断地改变着自己的方向，也就是说，这时的光线不完全是直线方向传播的。再如，在早晨，当太阳刚刚升起的时候，它就会给人带来种种莫测的幻景。春天时，在前苏联不少的地方，人们时常会看到：处在地平线上的太阳在不断地变换着自己的模样。圆圆的太阳突然变成三角形的，而后又成蘑菇状，再一会儿变成鸡蛋形，甚至梯形……有时太阳还跳个不停，一会儿高，一会儿低，一会儿没入地平线，一会儿又升了起来……让人看了真是眼花缭乱。这也是大气层中光线的折射现象引起的。若空气的密度在垂直方向上的变化很大，就会发生与通常情况下不同的折射和反射，这时往往就会出现海市蜃楼现象。由于空气密度反常的具体情况不同，海市蜃楼形成的方式和分布区域也有所不同。海上出现的海市蜃楼为上现蜃景。
      沙漠、戈壁等干旱、炎热地区经常出现的诲市蜃楼现象，就与海上产生上现蜃景的情况刚奸相反，它是下现蜃景。这是因为紧贴灼热的沙粒的那一层空气被烤得最热，特别稀薄，密度变小。它上面的一层空气，烤得不那么热，因此密度比较大，再往上，则空气的密度还要大。这种现象大多发生在上午，当接近地面的空气被地面烤热，而上面一层空气还是凉的时候，这两层空气的密度便存在着显著的差别。这时，就有可能出现海市蜃楼，而且多数是绿洲景象的幻景。在这种情况下，在商队前面的地干线上才可能出现一个不大的“绿洲”。假若有一棵棕榈树，通过比较高的空气层直射到观察者的眼睛里，这些光线所形成的像是普通的正常的像。当光线通过密度较大的空气层进入密度较小的空气层里的时候，它总是向密度较大的空气层那一面偏折。这样一来，光线会愈来愈偏折。这种被弯曲了的光线从最热、位置最低和最稀薄的空气层反射回来，就好像从镜子反射回来一样，重义向上面射去，投到观察音的眼卫，这样我们就可以看到被棕榈树向下反射的光线。但是，我们的眼睛是不能看到光线的偏折的，因此人们所看到的由弯曲光线所形成的棕榈树的像，是在从人的眼睛引向反映着棕榈树像的下面一层空气那一条直线的尽头的地方。这样一来，这个像的位置，比真的实际位置低，这个像看起来是倒立的。于是行近沙漠绿洲的旅行者就看到两个棕榈树的像：其一是真实的正常的像，另一个是棕榈树在大气镜子里反映出来的虚假的像。这空气的镜子便是被晒烫了的沙子表面上的一层稀薄的空气。这样的镜子常常会把草地、灌木丛、树木和一部分天空一起反射出来，因为像的位置比实物实际位置低，所以叫做下现蜃景。
      这类海市膳楼，有的飘浮在空中，有的凝于地面，有的固定不动，有的飘浮不定，有的持续时间长，有的瞬息即逝。真是“忽闻海上有仙山，山在虚无缥缈间”。