El ecuatorial de la Tierra es 100,7 veces menor que el del Sol, lo que provoca que éste proyecte un cono de sombra convergente y un cono de penumbra divergente, determinados por las tangentes interiores y exteriores, respectivamente, comunes al Sol y a la Tierra.
La distancia promedio entre la Tierra y el Sol —denominada unidad astronómica (UA)— es de 149 600 000 km.

Diagrama de un eclipse lunar.
La Luna tiene un radio de 1736,6 km y gira alrededor de la Tierra a una distancia media de 384 403 km (60,27 radios ecuatoriales de la Tierra). La altura del cono de sombra es de 1 384 584 km (217 radios ecuatoriales) que es mayor que la distancia de la Luna a la Tierra, por lo que se producen eclipses.
Para un astronauta que estuviera situado sobre la superficie de la Luna, un eclipse penumbral sería un eclipse parcial de Sol. Análogamente, si el astronauta se encontrara dentro del cono de sombra de la Tierra no podría ver el Sol; para él se estaría produciendo un eclipse total de Sol.
La atmósfera terrestre tiene una influencia vital en los eclipses. Si la atmósfera no existiese, en cada eclipse total de Luna ésta desaparecería completamente (cosa que sabemos que no ocurre). La Luna totalmente eclipsada adquiere un color rojizo característico debido a la luz refractada por la atmósfera de la Tierra. Para medir el grado de oscurecimiento de los eclipses lunares se emplea la escala de Danjon.
La sombra tiene un tamaño de 4607 km, y como el radio de la Luna es 1736,6 km, resulta que el radio de la sombra es 2,65 veces el radio de la Luna, por lo que dentro de la sombra caben casi 3 lunas.

Los hindúes a principios de nuestra era trataron de explicar los eclipses de luna mediante el mito de Rahu (que se cuenta en el Bhágavat Purana, entre otros). Los semidioses y los demonios batieron el océano de leche (uno de los siete exóticos océanos lejanos, dentro de este mismo planeta) para extraer el néctar de la inmortalidad. Cuando éste se produjo, una forma femenina del dios Vishnú los hizo formar fila. Primero les entregaría un trago a cada semidiós y luego repartiría el resto entre los demonios.
Rahu entonces adoptó forma de semidiós para participar de la primera dosificación de néctar. Cuando le tocó su turno y levantó la copa para tomar una gota de néctar, Soma (dios de la Luna) se dio cuenta de la impostación y le avisó a Vishnú, quien le cortó la cabeza al demonio con su disco chakra. Como Rahu ya tenía la gota de néctar en la boca, su cabeza se volvió inmortal, quedó colgada de la bóveda celeste y cada tanto se come a la Luna en venganza.
Cuando sucede un eclipse, los hindúes se ocultan temerosos en sus casas, ya que lo consideran un acontecimiento "inauspicioso" (a-shubha).