Ay tutulması sırasında Güneş, Dünya ve Ay tam olarak aynı hizadayken Dünya, Güneş ile Ay’ın arasındadır. Bu durumda Dünya’nın gölgesi Ay’ın üzerine düşer. Ancak Ay tutulması sırasında Ay tamamen karanlıkta kalmaz. Çünkü Dünya Güneş’ten doğrudan gelen ışınları engellemesine rağmen, atmosferdeki parçacıklar tarafından yönü değiştirilen ışınlar Ay’a ulaşabilir. Bu nedenle Ay tutulması sırasında Ay kırmızımsı görünür.

Ay, Dünya etrafındaki yörüngesini yaklaşık bir ayda tamamlar. Ancak Ay tutulması her ay düzenli olarak gözlenmez. Bu durumun nedeni Ay’ın yörünge düzlemi ile Dünya’nın yörünge düzleminin tam olarak çakışmamasıdır. Ay’ın Dünya etrafındaki yörünge düzlemi ile Dünya’nın Güneş etrafındaki yörünge düzlemi arasındaki açı yaklaşık 5°dir. Ay’ın ve Dünya’nın yörüngeleri yıl içinde iki kere kesişir. Parçalı ya da tam Ay tutulması Ay’ın, Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesine yaklaştığı bu zamanlarda gerçekleşir.​