Το ουράνιο τόξο εμφανίζεται όταν οι ακτίνες του ήλιου διαθλώνται και μετά ανακλώνται από σταγονίδια νερού που αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Οι σταγόνες της βροχής λειτουργούν σαν πρίσματα και αναλύουν το λευκό φως του ήλιου σε μία σειρά τόξων που αναπαράγουν τα χρώματα του φάσματος, τα οποία πηγαίνουν από το κόκκινο στην εξωτερική πλευρά στο μπλε στην εσωτερική.
Συμβαίνει καμιά φορά το φως να ανακλάται προς δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα, κάτι που δημιουργεί δύο ουράνια τόξα. Σε αυτή την περίπτωση, οι λωρίδες των χρωμάτων του δεύτερου ουράνιου τόξου διαδέχονται η μία την άλλη πάντα αντίθετα από ότι στο πρώτο.
Το ουράνιο τόξο σχηματίζεται όταν ο ήλιος διαπερνά τα σύννεφα και ο αέρας είναι κορεσμένος με μικροσταγονίδια ή σταγόνες της βροχής. Αυτές οι συνθήκες υπάρχουν συχνά κατά τη διάρκεια ή αμέσως μετά από μία νεροποντή. Το ουράνιο τόξο καταλαμβάνει πάντα το μέρος του ουρανού που βρίσκεται αντίθετα από τον ήλιο.
