Todas as cores do céu provêm do Sol e a luz solar é branca, ou seja, é constituída por uma mistura de cores visíveis, que podemos observar quando se forma um arco-íris, e de cores invisíveis, que pertencem às faixas do infravermelho e do ultravioleta, invisíveis aos nossos olhos. Ao atravessar a atmosfera, os gases, as poeiras, os cristais de gelo e as gotas de água, dividem e dispersam a luz solar em várias cores, fazendo com que consigamos ver melhor umas, especialmente o azul, e absorvendo outras, que não vemos.
A luz move-se em ondas que não conseguimos detetar, no entanto, sabemos que existem e que têm um determinado comprimento. Dentro do espetro visível, a cor azul tem um dos menores comprimentos de onda, tornando-se compatível com as partículas da atmosfera, que a refletem e espalham.
As cores que vemos dependem assim das cores que estão a ser refletidas e das que estão a ser absorvidas. O céu limpo é, desta forma, azul porque os gases no ar refletem principalmente a luz azul do Sol. O céu torna-se mais pálido quando a poeira, a humidade ou a poluição refletem outras cores, "diluindo" o azul.