Các nhà nghiên cứu đưa ra một giả thuyết để giải thích cho hiện tượng ảo ảnh này là sai lầm của bộ não. Giả sử khi ôtô dần đi xa về phía trước, góc nhìn của mắt với chiếc xe sẽ nhỏ dần. Do biết chắc chiếc xe không bị thu nhỏ, não bộ tự điều chỉnh kích thước quan sát để mắt ta vẫn thấy chiếc xe có cùng kích cỡ khi di chuyển ra xa. Ở một khoảng cách lớn hơn rất nhiều như đối với Mặt Trăng, chúng ta không thể cảm nhận độ sâu chuẩn xác. Nếu cảm giác đường chân trời ở xa hơn vị trí trên đỉnh đầu rất nhiều, cơ chế này cũng sẽ đánh lừa bộ não, khiến ta trông thấy Mặt Trăng lớn hơn kích thước thật của nó.[5]

Hình ảnh của Mặt Trăng ở các độ cao khác nhau cũng cho thấy kích thước của nó vẫn giữ nguyên. Một cách đơn giản khác để chứng minh rằng hiệu ứng là ảo ảnh là giữ một viên sỏi nhỏ (giả sử, 0,33 inch hoặc 8,4 milimét[Chuyển đổi: Số không hợp lệ]) trên một cánh tay dài khoảng (25 inch hoặc 640 milimét) với một mắt nhắm lại, định vị viên sỏi sao cho nó che (tương tự nhật thực) trăng tròn khi đã lên cao trên bầu trời đêm. Sau đó, khi Mặt Trăng dường như rất lớn ở phía chân trời, cùng một viên sỏi cũng sẽ che phủ nó, cho thấy rằng không có thay đổi nào về kích thước của Mặt Trăng, vì viên sỏi vẫn sẽ che phủ Mặt Trăng.

Giữa các lần trăng tròn khác nhau, đường kính góc của Mặt Trăng có thể thay đổi từ 29,43 phút cung tại apogee đến 33,5 phút tại perigee, tăng khoảng 14% đường kính rõ ràng hoặc 30% ở khu vực rõ ràng.[6] Điều này là do độ lệch tâm của quỹ đạo của Mặt Trăng.