蜃気楼には大きく分けて「上位蜃気楼」と「下位蜃気楼」の2種類があり、その原理と見え方は正反対の物理現象に基づいています。春の魚津で全国的なニュースになるのは、極めて珍しい上位蜃気楼（春の蜃気楼）です。
上位蜃気楼が発生する仕組みは、海面付近に「冷たい空気の層」、その上空に「暖かい空気の層」が重なる温度の逆転現象にあります。光は密度の高い冷たい空気から密度の低い暖かい空気に向かう際、冷たい層側へと屈折して曲がる性質を持っています。この光の異常屈折によって、本来なら水平線の陰に隠れて見えないはずの遠方の景色が浮き上がったり、上方に伸びたり反転して見えたりするのです。
対照的に、晩秋から冬にかけて頻繁に観測されるのが下位蜃気楼（冬の蜃気楼）です。こちらは冷え込んだ大気に対して海水温が高い状態のときに発生し、海面近くの暖かい空気によって光が上向きに屈折します。その結果、遠くの島や対岸の陸地が海面から浮き上がって見える「浮島現象」が引き起こされます。下位蜃気楼は冬場であれば日常的に見られますが、景色が複雑に変形する上位蜃気楼は、年間でも数十日しか現れない希少価値の高い現象です。
