夜光云呈淡蓝色或银灰色（偶尔也会有红色或绿色出现），由极细小的冰晶（直径不足100纳米）构成，是地球上高度最高的云。夜光云的形成一般需要有三个条件：极低的大气温度、水汽和尘埃。

夜光云并不常见。夜光云常呈淡蓝色或银灰色，是夜光云中的冰晶颗粒散射太阳光的结果。夜光云看起来有点像卷云，但比它薄得多，而且卷云可以在白天看见，而夜光云只能在曙暮期间可见。由于夜光云极其稀薄，冰晶粒子也极其微小，散射光极其微弱，所以白天无法直接观察到。只有当太阳在地平线以下6°～16°时，即低层大气处于地球阴影内，而高空的夜光云仍被日光照射时，才能用肉眼直接观察到夜光云。如果太阳高了会因为背景光太强而无法分辨，如果太阳太低了会因为夜光云处于地球阴影中而无法看见。

由于中间层水汽含量极少，因此，夜光云的形成需要极低的大气温度，通常需要气温低于120℃。这就意味着夜光云只能形成于高纬度的夏季，此时中间层顶附近气温最低（与直觉相反）。在夏季极区无法观察到夜光云（即使此时存在夜光云），这是因为极区的夏季太阳从不会位于地平线之下。