相對於地球來說，月球大約每29天就會公轉一圈。當月球運行至地球的影子時，原本照射到月球表面的太陽光就會漸漸被遮擋，產生月食。

由於影子必定在太陽的反方向，因此月食亦只會出現在當太陽、地球和月球恰好在同一條直線上的時候。視乎月球如何和地球的影子接觸，月食可分為月全食、月偏食及半影月食三種。當月球進入地球的半影時，月球表面接收到的太陽光開始減少，令月球光度下降，但如果月球只在地球半影邊緣內掠過，月面的光度只會輕微減弱，有時甚至難以察覺，因此半影月食並不為人所注意。當月球接近地球的本影，月面的光度會明顯下降，而直至月球進入地球本影後，部份月面更會消失不見，造成月偏食。最後，當地球的本影覆蓋整個月球，就會出現月全食。

月食只會發生在農曆十五前後，即太陽和月球的方向相差為180°之時。但是，由於太陽和月球在天空的軌道（稱為黃道和白道）並不在同一個平面上，而是有約5度的交角，因此月食不會在每個月都出現。只有當太陽和月球分別位於黃道和白道的兩個交點附近（稱為月球交點），月球才有機會接觸到地球的影子而產生月食。

月全食發生時，儘管月球完全進入地球的本影，但我們仍能看見呈暗紅色的月球。這是因為在地球的本影中仍然殘留了部份來自太陽的紅色光線。當太陽光穿過地球大氣層時，波長較短的藍色光線會被空氣散射（因此天空是藍色的），而剩下波長較長的紅色光線則會穿過大氣層，有部分被折射到地球的本影之內，於月全食時到達月球。有趣的是，這些紅色光線的顏色、亮度能反映地球的大氣質素，如果月全食前發生過大型的火山爆發，大氣層中的濃厚火山灰會減弱這些紅色光線，導致在月全食時很難看到月球。