海市蜃樓，又稱蜃景，是一種因為光的折射和全反射而形成的自然現象，是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像。其本質是一種光學現象。

海市蜃樓的出現與地理位置、地球物理條件以及那些地方在特定時間的氣象特點有密切聯絡。其特點是同一地點重複出現和出現的時間一致。

平靜的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶爾會在空中或“地下”出現高大樓臺、城廓、樹木等幻景，稱為海市蜃樓 。中國山東蓬萊海面上常出現這種幻景，古人歸因於蛟龍之屬的蜃，吐氣而成樓臺城廓，因而得名。

海市蜃樓是一種光學現象。沙質或石質地表熱空氣上升，使得光線發生折射作用，於是就產生了海市蜃樓。海市蜃樓會發生在離海岸線大約6英里（9.6千米）的沙漠地區，會使1英里(1.6千米)以外或更遠的物體看起來似乎要移動。使陸地導航變得非常困難，因為在海市蜃樓環境中，天然特徵都變得模糊不清了。海市蜃樓會使一個人很難辨別遠處的物體，同時也會使遠處視野的輪廓變得模糊不清，你感覺好像被一片水包圍著，而那片區域高出來的部分看上去就像水中的“島嶼”。海市蜃樓還會使你識別目標、估計射程、發現人員等變得十分困難。不過，如果你到一個高一點的地方高出沙漠地面10英尺（3米左右）（3又 1/3米），你就可以避開貼近地表的熱空氣，從而克服海市蜃樓幻境。總之，只要稍稍調整一下觀望的高度，海市蜃樓現象就會消失，或者它的外觀和高度會發生改變。

海市蜃樓常在海上、沙漠中產生，海市蜃樓是光線在延直線方向密度不同的氣層中，經過折射造成的結果。海市蜃樓的種類很多：根據它出現的位置相對於原物的方位，可以分為上蜃、下蜃和側蜃；根據它與原物的對稱關係，可以分為正蜃、側蜃、順蜃和反蜃；根據顏色可以分為彩色蜃景和非彩色蜃景等等

海市蜃樓經常發生在沙漠，原因是沙漠中的沙比熱容較小，所以不同空氣層的溫差會比較大。尤其在炎熱的夏天，沙土被曬得非常燙，表面的沙土溫度上升，而上層空氣中的溫度仍然很低。這樣就形成了氣溫的反常分佈，空氣的折射率就發生了變化。當遠處的光線反射過來，上層較密的空氣進入到了下層較疏空氣的時候，就會被不斷反射。人要是逆著光線看上去，就會看到海市蜃樓的景象。