Иллюзия лунного терминатора считается оптическим обманом, потому что возникает из-за неправильного толкования расположения объектов на небе. 12

Наблюдатель ожидает, что направление солнечного света, освещающего Луну (то есть линия, перпендикулярная лунному терминатору), должно указывать на Солнце, однако этого не происходит, вместо этого Луна «смотрит вверх» как бы выше Солнца. 1

Иллюзия возникает из-за того, что наблюдатель использует интуицию, основанную на плоской геометрии, тогда как следует применять принципы цилиндрической проекции, в которой большинство прямых линий проецируются как синусоидальные кривые. 1

Также причиной иллюзии может быть то, что мозг видит небесные светила одинакового размера и считает, что они находятся примерно на одном расстоянии — это мешает правильно понять, какая часть Луны должна быть освещена. 3