À medida que a Lua viaja ao redor da Terra ao longo do mês, ela passa por um ciclo de fases, durante o qual sua forma parece variar gradualmente. As fases da Lua resultam do fato de que ela não é um corpo luminoso, e sim um corpo iluminado pela luz do Sol. A face iluminada da Lua é aquela que está voltada para o Sol. A fase da lua representa o quanto dessa face iluminada está voltada também para a Terra. As quatro fases principais do ciclo são:
Lua Nova Ocorre quando a Lua se encontra entre o Sol e a Terra. Nesta posição a face iluminada não pode ser vista da Terra e o satélite mostra à Terra seu hemisfério oposto ao Sol, isto é, o lado escuro. Por isso, o astro se torna invisível para o observador terrestre. A Lua está na mesma direção do Sol, e portanto está no céu durante o dia. A Lua nasce aproximadamente às 6h e se põe aproximadamente às 18h. À medida que, a Lua se afasta desta posição, vai nos apresentando gradualmente, parte do hemisfério iluminado. O eclipse solar só pode acontecer em Lua Nova.
Quarto Crescente Inicia-se sete dias depois da Lua Nova, quando a Lua e Sol, vistos da Terra, estão separados de 90°. Metade do disco iluminado pode ser visto da Terra. Vista do hemisfério sul da Terra, a forma da Lua lembra a letra C e vista do hemisfério norte lembra a letra D. A Lua nasce aproximadamente ao meio-dia e se põe aproximadamente a meia-noite Nos dias subsequentes ao quarto crescente, a parte iluminada continua aumentando.
Lua Cheia A Terra se encontra entre o Sol e a Lua, portanto, para um observador na Terra, Lua e Sol estão em direções opostas, separados de 180°, ou 12 h. A Lua está no céu durante toda a noite, com a forma de um disco. Nesta posição, o satélite mostra à Terra seu hemisfério iluminado pelo Sol. A Lua nasce aproximadamente às 18h e se põe aproximadamente às 6h do dia seguinte. O eclipse lunar só pode acontecer em Lua Cheia.
Quarto Minguante O disco iluminado, visto da Terra, é, de 90° como no quarto crescente.Assim, metade do disco iluminado pode ser visto da Terra. Vista do hemisfério sul da Terra, a forma da Lua lembra a letra D e vista do hemisfério norte lembra a letra C. A Lua está a oeste do Sol, que ilumina seu lado leste, nasce aproximadamente à meia-noite e se põe aproximadamente ao meio-dia.
O intervalo de tempo entre duas fases iguais consecutivas é de 29d 12h 44min
2.9s. Essa é a duração do mês sinódico, ou lunação, ou período sinódico da Lua.
O período sideral da Lua, ou mês sideral é o tempo necessário
para a Lua completar uma volta em torno da Terra, em relação a uma estrela.
Sua duração é de 27d 7h 43m 11s,
sendo portanto 
2,25 dias mais curto do que o mês
sinódico.
O intervalo de tempo entre duas fases iguais consecutivas, de 29d 12h 44m 2.9s, o período sinódico da Lua, é 2,25 dias maior do que o período sideral da Lua porque nos 27,32 dias em que a Lua faz uma volta completa em relação às estrelas, o Sol de deslocou aproximadamente 27° (27 dias × 1°/dia) para leste, e portanto será necessário mais 2 dias [27°/(360°/27,32 dias)] para a Lua se deslocar estes 27° e estar na mesma posição em relação ao Sol.
A animação abaixo mostra o ciclo lunar, no canto a direita vê-se as fases da lua para um observador na Terra
