Ay tutulması olayı sırasında, Güneş'in aydınlattığı Dünya, sürekli olarak Güneş'e karşı olduğundan uzaya doğru bir gölge konisi oluşturur. Ay, Dünya çevresinde hareket ederken bu gölge konisi içine girer. Tutulma süresince Ay, Dünya'dan kısmen ya da tümüyle görünmeyebilir. Genelllikle yılda iki kez Ay tutulması, Yer yarıküresinin bütün noktalarından aynı anda gözlenebilir. Tam tutulma sırasında Ay hafif kırmızı bir ışıkla aydınlanır. Bu aydınlanma, Güneş ışınlarından bazılarının gölge konisine sızmasıyla oluşur.
Ay tutulması, Güneş ile Ay arasına giren Dünya’nın gölgesi içinde Ay’ın gözden kaybolmasıdır. Ancak tam tutulma olayında bile Ay tamamıyla kararmaz, hafif kırmızımtırak bir ışıkla aydınlanır. Güneş tutulmaları Ay tutulmalarından üç kat daha sık tekrarlanır. Fakat Ay tutulmaları bir yarımkürenin bütün noktalarından aynı anda gözlemlenebildiği halde, Güneş tutulmaları yerkürenin ancak bazı yerlerinden görülebilir.
Ay Dünya etrafındaki yörüngesini tamamlarken, Dünyanın Güneş ve Ay arasında kalmasına neden olabilir. Bu durumda Ay yüzeyine düşen Güneş ışınları Dünya tarafından engellenmiş olur. Karanlıkta kalan ay kısa süreli de olsa dünyadan gözlenemez bu olaya ay tutulması adı verilir. Bulutsuz bir gecede çıplak gözle rahatlıkla fark edilebilen bu olay, güneş tutulmasına göre, dünya yüzeyinde daha geniş bir alandan gözlenebilir. Ay tutulmasının dünya yüzeyinden gözlenebildiği alan dünyanın yarısından 24º kadar fazladır.
Aya karşı olan dünya yüzeyine çarpan güneş ışınları dünyanın atmosferi tarafından kırıldığı için, ay tutulmasında ay tamamen kaybolmaz. Dünya etrafında kırılan ışıklarda mavi renk yutulduğu ve kırmızı renk yansıtıldığı için, dünyanın gölgesi kırmızı renkte görülür. Bu zayıf ışık kalıntıları görünürlüğü mahalli atmosferik şartlara bağlı olarak ay’ı tuhaf bir bakır renginde ortaya çıkarır.
Dünya, ay ve güneşin bazı değişik durumları kısmi ay tutulmasını sağlar. Bu durumlarda ayın üzerine dünyanın tam gölgesi değil, kısmi gölgesi düşer.
Ay tutulması genellikle yılda iki kere ortaya çıkar. Bazı özel durumlarda ay tutulmasının hiç ortaya çıkmadığı veya üç defa ortaya çıktığı da olabilir.