Cầu vồng không nằm ở một khoảng cách cụ thể từ người quan sát, mà đến từ ảo ảnh quang học gây ra bởi bất kỳ giọt nước nào nhìn từ một góc nhất định so với nguồn sáng. Do đó, cầu vồng không phải là một vật thể và không thể tiếp cận về mặt vật lý. Thật vậy, người quan sát không thể nhìn thấy cầu vồng từ những giọt nước ở bất kỳ góc độ nào ngoài góc thông thường là 42 độ so với hướng đối diện với nguồn sáng. Ngay cả khi một người quan sát nhìn thấy một người quan sát khác có vẻ "ở dưới" hoặc "ở cuối" cầu vồng, thì người quan sát thứ hai sẽ nhìn thấy một cầu vồng khác xa hơn ở góc độ góc nhìn của người quan sát thứ nhất.

Cầu vồng trải dài một dải màu liên tục. Bất kỳ dải màu riêng biệt nào được nhận thấy là một vật phẩm của tầm nhìn màu sắc của con người, và không có dải màu nào được nhìn thấy trong một bức ảnh đen trắng của cầu vồng, chỉ có sự tăng dần cường độ đến mức tối đa, sau đó mờ dần về phía bên kia. Đối với màu sắc được mắt người nhìn thấy, trình tự được trích dẫn và ghi nhớ nhiều nhất là bảy màu đỏ, cam, vàng, xanh lá cây, xanh lam, chàm, tím.

Cầu vồng có thể được gây ra bởi nhiều dạng nước trong không khí. Chúng bao gồm không chỉ mưa, mà còn có sương, phun và sương trong không khí.