「晚霞行千里」的原因在於大氣光學現象和經驗性的天氣規律。具體如下：
大氣光學現象。當太陽在地平線以下時，其光線穿過較厚的大氣層，空氣中的微粒（如灰塵、水滴和氣溶膠）會散射和折射太陽光，這些微粒會將太陽光中的短波長成分（如藍色和綠色光）散射掉，而較長波長的紅、橙和黃光則相對較少被散射，因此在晚霞時出現。濕度較高和大氣中顆粒的濃度增加會加強光的散射作用，產生更加豐富多彩的晚霞景象。
經驗性的天氣規律。傍晚時分，由於一天的陽光加熱，低空大氣中水分通常不多，但塵埃可能因對流變弱而大量集中到低層。如果此時出現鮮艷的晚霞，則主要由塵埃等乾粒子對陽光散射所致，這表明西方的天氣比較乾燥。根據氣流由西向東移動的規律，未來本地的天氣不會轉壞。
晚霞的美麗景象和「晚霞行千里」的諺語都反映了人們對自然現象的觀察和理解，同時也體現了對未來的美好期許。