Według NASA, fazy księżyca są powodowane przez światło słoneczne i cień wytworzone przez jego względną pozycję względem słońca. W dwóch punktach podczas 29,5-dniowego cyklu księżycowego, strona Księżyc zwrócony w kierunku Ziemi znajduje się w połowie w świetle słonecznym, w połowie w cieniu. W ten sposób powstaje półksiężyc, faza, która trwa kilka dni, zanim wypełni się lub spadnie do zanikającego półksiężyca.
W dowolnym momencie połowa powierzchni księżyca jest oświetlona światłem słońca. Kiedy oświetlona strona skierowana jest na Ziemię w całości, księżyc wydaje się pełny. Kiedy oświetlona strona jest odwrócona od Ziemi, księżyc znajduje się w nowej fazie. Gdy księżyc porusza się w przestrzeni wokół Ziemi, a jej położenie zmienia się w stosunku do światła słonecznego, księżyc wydaje się zmieniać swoją fazę, zaczynając jako oświetlony sierp po nowiu, aż do pełnego puchnięcia, a następnie powoli cofając się o połowę. księżyc i woskowanie półksiężyca przed ciemnością nowiu.
W niektórych przypadkach własny cień Ziemi może spowodować zmianę oblicza księżyca. Kiedy księżyc i Ziemia są wyrównane ze słońcem, może to spowodować zaćmienie Księżyca. Podczas tych wydarzeń cień Ziemi może częściowo zasłonić oświetloną stronę księżyca, tworząc tymczasową półksiężyc.
