Postoje dvije vrste fatamorgana: inferiorne i superiorne. Mirage su uzrokovane lomom svjetlosti, što je savijanje svjetlosnih valova. Refrakcija nastaje kada svjetlost prolazi kroz jednu vrstu materijala u drugu. Na primjer, može proći kroz zrak i otići u vodu. Svjetlost se također može lomiti kada prolazi kroz područje toplog zraka u područje hladnijeg zraka jer hladni zrak ima veću gustoću od toplog zraka.
U inferiornoj fatamorgani, koja je najčešći tip, čini se da je objekt prisutan kao da je i stvarni objekt i njegov odraz u bazenu vode. Kada je tlo jako vruće, toplina zrači iz zemlje i zagrijava zrak izravno iznad nje. Kada svjetlost prođe kroz hladniji zrak iznad u topliji zrak ispod, savija se i stvara fatamorganu. Privid izgleda kao objekt koji se reflektira u vodi jer bi dio svjetlosti obično otišao na tlo, ali je savijen i umjesto toga ide do vaših očiju, stvarajući dvostruku sliku. Inferiorne fatamorgane obično se viđaju na asfaltiranim cestama tijekom vrućih dana, a često izgledaju kao lokve vode na površini ceste. Ovo je fatamorgana u pustinji — scenarij koji se najčešće povezuje s fatamorganama.
Iznad horizonta se pojavljuje superiorna fatamorgana jer je masa hladnog zraka ispod mase toplog zraka. Obično se pojavljuje iznad leda ili vrlo hladne vode. U ovoj vrsti fatamorgane, čini se da je objekt mnogo viši nego što je logično. Primjeri ove vrste koje pomorci obično viđaju su slike plutajućih otoka i kopna gdje ih nema. Superiorne fatamorgane najčešće se viđaju u polarnim područjima zbog velikih količina leda i vrlo hladne vode.
Vrhunske fatamorgane vidljive su na velikim udaljenostima jer je Zemlja okrugla. Da je Zemlja ravna, svjetlost koja je savijena prema dolje došla bi do tla vrlo blizu mjesta na kojem je svjetlost savijena, a fatamorgana bi bila vidljiva samo na vrlo maloj udaljenosti. Zanimljiv primjer toga dogodio se 1596. godine, kada je brod koji je tražio Sjeverozapadni prolaz zarobljen u ledu daleko na sjeveru Atlantskog oceana i posada je tamo morala ostati cijelu zimu. Budući da se sunčeva svjetlost lomila u krivulji koja slijedi zakrivljenost Zemlje, posada je ugledala sunčevu svjetlost dva tjedna prije stvarnog kraja vrlo duge zimske noći.