Le phénomène météorologique se produit en général après la pluie lorsque le soleil revient. Les rayons du soleil traversent alors les gouttes d'eau restées en suspension dans l'air ce qui provoque la déviation et la séparation des couleurs de la lumière blanche qui composent ces rayons.
C'est donc, en termes techniques, la réfraction puis la réflexion de la lumière qui provoque les arcs-en-ciel.
La lumière est en fait composée de toutes les couleurs depuis le violet jusqu'au rouge en passant notamment par le bleu, le vert et le jaune. C'est l'addition de toutes ses couleurs qui donne la lumière blanche.
Les gouttelettes jouent le rôle de mini prismes, elles renvoient toutes les couleurs composant la lumière blanche
Un arc-en-ciel est composé de sept couleurs (violet, indigo, bleu, vert, jaune, orange, rouge). La couleur rouge est toujours à l'extérieur de l'arc.
La courbure de l'arc-en-ciel est due à la forme arrondie des gouttes d'eau qui sont traversées par les rayons.
L’arc-en-ciel est souvent considéré dans l’Antiquité comme un trait d’union entre la terre des hommes et le monde des dieux.
L’idée est explicite dans la Genèse (IX, 13) où Yahvé, affichant son « arc » dans le ciel, déclare : « Tel est le signe de l’alliance que je mets entre moi et toute chair qui est sur terre.