Un’eclisse di Luna può verificarsi esclusivamente al plenilunio, ossia con la fase di Luna Piena, quando la Luna si trova in opposizione al Sole (rispetto alla Terra), e solamente quando la Luna passa nel cono d’ombra della Terra.

In altre parole, solo quando il Sole, la Terra e la Luna giacciono sulla stessa retta (sono allineati), con la Terra nella posizione intermedia, la Luna entra nel cono d’ombra della Terra e si ha un’eclisse. In realtà, l’eclisse di Luna non si verifica a ogni plenilunio, in quanto il piano contenente l’orbita della Luna intorno alla Terra è inclinato rispetto al piano dell’eclittica di circa 5 gradi. Di conseguenza, durante il suo moto intorno alla Terra, la Luna incontra il piano dell’eclittica solo in due punti, chiamati nodi. Nell’illustrazione sono visibili il piano dell’eclittica (in grigio) e il piano dell’orbita della Luna, inclinato di 5,1 gradi rispetto all’eclittica. A e B sono i nodi, uniti dalla cosiddetta “linea dei nodi”. Si osserva che, se la Luna passa dietro la Terra senza essere nelle vicinanze del piano dell’eclittica, essa non riesce a entrare nel cono d’ombra della Terra e quindi non si verifica l’eclisse. Ma, a causa dei movimenti della Terra e della Luna, la linea dei nodi cambia nel tempo la sua orientazione . Quando è orientata in direzione del Sole, se la Luna è in prossimità del nodo situato dietro la Terra, essa entrerà nel cono d’ombra del pianeta, dando luogo a un’eclisse. Il cono d’ombra della Terra è costituito da una zona d’ombra vera e propria, nella quale il Sole è completamente occultato (e oscurato) dalla Terra, e da una zona di penombra (che circonda la prima),

 nella quale il Sole è occultato solo in parte. Durante un’eclisse lunare , la Luna entra nel cono d’ombra della Terra, passando prima per la penombra. Di conseguenza, la sua luminosità diminuisce gradualmente, fino a quando, entrata nella zona d’ombra vera e propria, essa risulta completamente oscurata (nel caso di eclisse totale; se solo una parte della Luna passa attraverso l’ombra vera e propria della Terra si parla di eclisse parziale). In realtà, anche quando la Luna è completamente oscurata dalla Terra, la luce proveniente dal Sole riesce a raggiungerla e a illuminarla, sebbene dopo aver attraversato l’atmosfera terrestre. Poiché questa funziona da filtro, assorbendo la componente blu della radiazione, durante un’eclisse totale, la Luna assume una colorazione rossastra. Le eclissi di Luna sono visibili contemporaneamente dall’intero emisfero terrestre in cui è notte.