Fazy księżyca są określane przez kąt, w którym światło słoneczne zbliża się do księżyca względem położenia Ziemi. Gdy słońce jest za Ziemią, w stosunku do księżyca, pełne światło słoneczne pada na półkuli księżyca zwróconej w stronę Ziemi. Kiedy słońce jest za księżycem, w stosunku do Ziemi, światło słoneczne pada na przeciwną księżycową półkulę.
Gdy światło słoneczne pada na księżycowe wyżyny, położone po stronie księżyca, która nigdy nie jest zwrócona w stronę Ziemi, obserwatorzy Ziemi widzą tylko połowę księżyca, który jest w cieniu. Jest to faza określana jako księżyc w nowiu. Dwa tygodnie później, gdy księżyc obrócił się w przeciwną stronę swojej orbity, pełne światło słoneczne pada na półkulę, która zawsze stoi przed Ziemią. To oświetla całą półkulę i jest widziane na Ziemi jako księżyc w pełni.
W czasie na księżycowej orbicie, kiedy światło słoneczne zbliża się do układu Ziemia-Księżyc pod kątem prostym, oświetlona jest tylko połowa bliskiego boku księżyca. W zależności od tego, czy widoczna jest prawą, czy lewą połowę księżyca, powstaje albo księżyc w pierwszej kwadrze, albo księżyc w trzeciej kwadrze. Przejście z pełni księżyca na nowiu jest ciągłe, a cień księżyca stopniowo przechodzi przez widoczną powierzchnię od prawej do lewej.
