海面风平浪静时，有时偶然能见到一些远山、船舶或海滨城市楼房等幻影，倒立空际，非常有趣，称为“海市蜃〔shèn〕楼”，亦称“蜃景”。这是一种大气光学现象。光线经过不同密度的空气层后，发生折射，使远处景物发出的光线，在空际或地面构成奇异的幻景。这种现象,多出现在春夏间的海上。因为那时，海水的温度低于空气。所以海面的空气稠密，而髙空的空气稀薄。遇到风平浪静、气流平稳的日子，空气下密上薄的情况，尤其显著。这时，景物的光线，在气层中几经曲折地映照而反射到我们眼中，于是出现了这样的现象。在沙漠中，有时也能见到一些树木的倒影，这和海上空际所见,道理是一样的。因为沙漠中，白天地面热，所以地面的空气稀薄，而高空的空气稠密，沙漠中这种幻影，因此不在空际所见，而在比地面更低的地方。
由于古人缺乏科学知识，对于这种现象，往往看得很神秘。宋沈括《梦溪笔谈》记载说：登州（指山东蓬莱县一带）地临海滨，春夏间雨后天晴时，有时可以遥见海面空中，隐隐约约有城市楼台出现，其中还似乎有来来往往的行人。宋范正敏《遁斋闲览》也有类似的记述。古人把这种现 象叫做“海市”，认为是“蜃气”构成的。例如晋伏琛《三齐略纪》说：“海上蜃气，时结楼台，名‘海市’。”《史记 •天官书》也说：“海旁蜃气象楼阁。”什么叫做“蜃气” 呢?明李时珍《本草纲目•鱗部•蛟龙》：“蛟之属有蜃,状如蛇而大，有角，能呼气成楼台城郭之状，将雨即见，名‘蜃楼’，亦曰‘海市’。”又《介部•车鳌〔áo〕》，“车鳌，生海中，即蜃也，能吐气为楼台。”就是说：海里有一种蛟龙之类的动物，名叫“车鳌”，也叫“蜃”，它呼出的气，叫 “蜃气”，蜃气结成楼台之状,叫“蜃楼”,也叫“海市” 。——这样说法，今天看来，当然是毫无科学根据的。
不过，“海市蜃楼”这个词，却保留至今，它作为一句成语，用来比喻虚幻的、不可靠的事物，亦称“空中楼阁”。《隋唐遗事》载，唐时，张昌仪仗着朝廷权势，作威作福，那些企图升官发财的人，一时都去巴结他。李湛 Czhān〕却瞧不起他，说：“此海市蜃楼耳，岂长久耶？ ” “空中楼阁”一语，在南宋朱熹的语录《朱子语类》卷一百中就有：“程子谓康节空中楼阁。”(程子，指程顥;康节，邵雍谥号。二人均北宋哲学家。）淸李渔《闲情偶记•结构第 一》有：“实者，就事敷陈，不造假作，有根有据之谓也；虚者，空中楼阁，随意构成，无影无形之谓也。”淸孔尚任 《桃花扇•人道》也有，“举目见空中之楼阁。”