月相變化的原因是地球、月球和太陽三者之間的相對位置不斷變化。
當地球位於太陽和月球之間時，從地球上看，太陽照亮月球的部分小於月球面向地球的部分，這時的月相稱爲新月。隨着月球沿着軌道移動，被太陽照亮的區域逐漸增加，月相由新月變成彎彎的月牙，稱爲峨眉月。當月球移動到與太陽幾乎成直線的位置時，從地球上看，月球面向地球的部分達到最大，這就是滿月，也稱望。滿月後，月球面向地球的部分逐漸減少，月相又由滿月變成月牙，稱爲下弦月。
此外，月相的變化還與月球的自轉週期和公轉週期有關，月球自轉一週大約需要27.3天，而繞地球公轉大約需要29.5天，這意味着月球的同一面長時間面向地球，導致我們看到的是同一月相，這種現象稱爲潮汐鎖定。