Mặt trăng không thay đổi hình dạng về mặt vật lý. Khi quay quanh Trái đất, nó trải qua các giai đoạn, ánh sáng mặt trời và bóng tối tạo ra một cái nhìn hơi khác nhau vào mỗi đêm. Mất khoảng một tháng để mặt trăng quay hoàn toàn qua các giai đoạn của nó.
Giống như tất cả các hành tinh và các thiên thể mặt trăng khác trong hệ mặt trời, mặt trăng không phát ra ánh sáng của chính nó; nó phản chiếu ánh sáng mặt trời. Khi quan sát thấy trăng tròn, nó được đặt ở phía đối diện của Trái đất với mặt trời, và khi trăng non trải qua, mặt trăng và mặt trời ở cùng một phía của Trái đất. Theo quan điểm của mặt trời, mặt trăng luôn tròn vì không có vật cản để tạo bóng.
Trong khi nguyệt thực, mặt trăng sẽ trải qua tất cả các giai đoạn của nó trong vài giờ. Nguyệt thực xảy ra khi mặt trăng từ từ đi vào, đi qua và rời khỏi bóng của Trái đất. Mặt trăng thường có màu đỏ, có biệt danh là trăng máu, trong thời kỳ nguyệt thực khi một phần nhỏ ánh sáng mặt trời bao quanh Trái đất và phản xạ khỏi bề mặt mặt trăng. Khi mặt trăng ở vị trí chính xác giữa Trái đất và mặt trời, nhật thực xảy ra, đôi khi là một phần hoặc toàn phần.
