海市蜃楼是太阳光线经过不同密度在空气层时发生显著折射，把远处景物显示在空气或地平线以下的奇异幻景，亦称蜃楼。它多发生在沿海和沙漠地区，常见的有上现蜃景、下现蜃景 、侧现蜃景和一些复杂蜃景。

上现蜃景是暖空气移到冷水面地区，导致下冷上热，期间温度梯度大，变化剧烈，低层空气密度大大超过上层。太阳光线向下面空气密度大的一方折射，使得远处的目标物向上抬升，显现在实际位置的上方。这样，远处的目标物如海岛、船只、海洋等景物看起来似乎在天空中；当上蜃充分发展时，也能看见远在地平线以下。

下现蜃景常出现在下热上冷的海面或陆地上空。当冷空气移到暖水面，或烈日烧热水面、海滨及沙漠时，大气底层温度高、密度小，上层温度低、密度大，射到底层的阳光便会折回上层空气，使陆面或海面上的景物下降到地表面的下部，看起来远处的景物处在地平线以下，有时呈现倒立状态；在发展完好的下蜃中，人们有时甚至看不到在地平线以上的目标。

在我国沿海和内陆，一年四季都会出现蜃景，其中以“蓬莱仙景”最为著名。司马迁在《史记·封禅书》中描述道，在未到达之前，远看高耸入云，到三神山附近，却见它们反在水下，将到达时，则常常被风吹散，难以到达，十分准确、形象地表明了蓬莱海面上现蜃景和下现蜃景的变化情况。

中国人往往把它视为空中楼阁、神仙福地；外国人则常常把它看成妖魔的化身或杰作。