相对于地球来说，月球大约每29天就会公转一圈。当月球运行至地球的影子时，原本照射到月球表面的太阳光就会渐渐被遮挡，产生月食。

由于影子必定在太阳的反方向，因此月食亦只会出现在当太阳、地球和月球恰好在同一条直线上的时候。视乎月球如何和地球的影子接触，月食可分为月全食、月偏食及半影月食三种。当月球进入地球的半影时，月球表面接收到的太阳光开始减少，令月球光度下降，但如果月球只在地球半影边缘内掠过，月面的光度只会轻微减弱，有时甚至难以察觉，因此半影月食并不为人所注意。当月球接近地球的本影，月面的光度会明显下降，而直至月球进入地球本影后，部份月面更会消失不见，造成月偏食。最后，当地球的本影覆盖整个月球，就会出现月全食。

月食只会发生在农历十五前后，即太阳和月球的方向相差为180°之时。但是，由于太阳和月球在天空的轨道（称为黄道和白道）并不在同一个平面上，而是有约5度的交角，因此月食不会在每个月都出现。只有当太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近（称为月球交点），月球才有机会接触到地球的影子而产生月食。

月全食发生时，尽管月球完全进入地球的本影，但我们仍能看见呈暗红色的月球。这是因为在地球的本影中仍然残留了部份来自太阳的红色光线。当太阳光穿过地球大气层时，波长较短的蓝色光线会被空气散射（因此天空是蓝色的），而剩下波长较长的红色光线则会穿过大气层，有部分被折射到地球的本影之内，于月全食时到达月球。有趣的是，这些红色光线的颜色、亮度能反映地球的大气质素，如果月全食前发生过大型的火山爆发，大气层中的浓厚火山灰会减弱这些红色光线，导致在月全食时很难看到月球。