海市蜃楼一般出现夏季。在夏季，白昼海水温度比较低，特别是有冷水流经过的海面，水温更低，下层空气受水温影响，比上层空气更冷，所以出现下冷上暖的反常现象，因此空气层下密上疏的差别异常显著。这时一些物体经过光的折射和反射就容易发生海市蜃楼的现象。
海市蜃楼又称蜃景，是一种光学现象，由于天气炎热，沙质或石质地表热空气上升，使得光线在延直线方向密度不同的气层中，经过折射造成的结果，于是就产生了海市蜃楼，一般在海上、沙漠中产生。我国山东蓬莱海面上常出现这种幻景，古人归因于蛟龙之属的蜃，吐气而成楼台城廓，因而得名。
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。海市蜃楼出现的可能性比较多的地方有包括但不限于：平静的海面、大江的江面、广袤的湖面、无际的雪原、无边的沙漠、戈壁滩等地方。
海市蜃楼的持续时间不固定，持续时间较长的时候可达几个小时，持续时间较短的时候可能有十几分钟或转瞬即逝。