海市蜃楼主要是由于大气折射现象造成的。当光线从一种介质（如冷空气）进入另一种介质（如热空气）时，由于两种介质的折射率不同，光线会发生折射。这种现象在接近地面的热空气层中尤为明显，因为地表附近的热空气密度较低，折射率也较低。
海市蜃楼的形成通常涉及以下过程：
1. 地面附近的热空气层因为太阳的加热而上升，导致空气密度降低，折射率减小。
2. 远处的物体（如船只、飞机或山脉）发出的光线在通过不同密度的空气层时，会发生连续的折射。
3. 由于折射，光线在进入观察者的眼睛之前发生了弯曲，使得远处的物体看起来像是漂浮在空中或出现在错误的位置。
虽然折射是海市蜃楼形成的主要原因，但在某些情况下，反射也可能起到一定作用，尤其是在光线遇到光滑的表面（如水面）时。然而，折射是造成海市蜃楼的主要原因。
