月亮的陰晴圓缺變化是由月球繞地球公轉和自轉的複雜運動導致的。月球的公轉週期大約是29.5天，而自轉週期大約是27.3天，由於月球繞地球的軌道是橢圓形，月球與地球之間的距離會發生變化。當月球位於地球和太陽之間時，我們看到的是新月，這時月球的黑暗面朝向地球。
隨着月球繼續繞地球公轉，太陽的光線開始照射到月球的一部分，地球上觀察者看到的月亮逐漸亮起，形成上弦月。當月球繼續公轉，太陽的光線照射到月球的大部分正面時，我們看到的是一箇完全亮起的圓月，即滿月。之後，月球繼續公轉，太陽的光線開始照射到月球的另一側，月亮的形狀逐漸變暗，形成下弦月。最終，月球回到地球和太陽之間的位置，再次形成新月，完成一箇月相週期。
此外，月亮表面的反射率不均勻也會導致我們看到的月亮亮度有所變化。