Nhật thực xảy ra khi Mặt Trăng đi tới phía trước Mặt Trời và chặn ánh sáng mặt trời lại. Nhật thực có thể là một phần (Mặt Trăng không che khuất hoàn toàn Mặt Trời mà chỉ chặn được một phần) hoặc toàn phần (Mặt Trăng che khuất hoàn toàn Mặt Trời). Nhật thực một phần có thể là hình khuyên (annular) nếu Mặt Trăng nằm đúng phía trước Mặt Trời nhưng không đủ lớn để che khuất hoàn toàn, chừa lại một vòng sáng bao quanh rìa Mặt Trăng ("annular" là cái vòng trong tiếng Latin). Sự tồn tại của nhật thực hình khuyên là do quỹ đạo quanh Trái Đất của Mặt Trăng hình elip chứ không tròn. Điều này khiến cho khoảng cách giữa chúng không phải lúc nào cũng cố định. Khi ở xa Trái Đất hơn bình thường, trăng trên trời sẽ nhỏ đi một chút. Mặt Trời không bị che khuất hoàn toàn là vì vậy, và kết quả là nhật thực hình khuyên.

Chỉ trong nhật thực toàn phần bầu trời mới trở nên tối, và vành nhật hoa chói lọi của Mặt Trời có cơ hội bùng sáng với vẻ huy hoàng lộng lẫy. Do một sự ngẫu nhiên trong lịch sử Trái Đất, Mặt Trời lớn hơn Mặt Trăng khoảng 400 lần, nhưng cũng xa hơn 400 lần. Kết quả là hai vật thể này xuất hiện trên trời với kích thước gần như giống hệt nhau. Khiến nhật thực toàn phần diễn ra rất ngắn, do Mặt Trăng và Mặt Trời phải gần như thẳng hàng tuyệt đối, và chuyển động riêng của Mặt Trăng không cho phép nhật thực toàn phần kéo dài quá vài phút.

Thời gian chính xác và trạng thái chính xác của nhật thực phụ thuộc vào vị trí quan sát của bạn. Khi nhật thực diễn ra, bạn sẽ đứng bên trong bóng của Mặt Trăng, vùng trung tâm cái bóng (vùng tối) chỉ rộng tối đa 269 km khi chạm tới Trái Đất. Nếu bạn hoàn toàn bên trong vùng đó, nhật thực sẽ là toàn phần; còn không, sẽ là một phần hoặc bạn thấy chẳng gì hết.

Mặt Trăng và bóng của nó đang cùng nhau di chuyển. Bóng Mặt Trăng quét qua Trái Đất với tốc độ 1.600 km (1.000 dặm) mỗi giờ, lao vun vút từ tây sang đông. Tại nơi cái bóng bắt đầu chạm vào mép Trái Đất, người quan sát thấy Mặt Trời (đang ở ngay phía sau Mặt Trăng) nằm thấp ở phía đông; đây là nhật thực lúc mặt trời mọc. Những người ở trung tâm cái bóng chứng kiến nhật thực lúc trưa, và những người ở rìa đông Trái Đất thấy nhật thực lúc mặt trời lặn. Mặc dù đường đi của nhật thực toàn phần (hoặc hình khuyên) hẹp và tương đối ít người trông thấy hai kiểu nhật thực này, nhưng phần ngoài của bóng Mặt Trăng lại rộng, nên một lượng lớn cư dân Trái Đất có thể cùng lúc trông thấy nhật thực một phần.

Trái ngược với nhật thực và ít ấn tượng hơn là nguyệt thực, xảy ra khi Trái Đất đi vào giữa Mặt Trời và Mặt Trăng. Nguyệt thực được đề cập chi tiết hơn trong Chương 4.1.