月球本身不发光，我们看到的月光是它反射的太阳光。月相变化由月球、地球、太阳三者相对位置决定：当月球运行到地球和太阳之间，被照亮的半球背对地球，形成朔新月，此时通常是农历初一；当月球运行到地球背向太阳的一侧，被照亮的半球全朝向地球，就是望满月。望的时刻，便是月亮最圆的瞬间。
农历以月相变化周期朔望月为基础制定，一个朔望月平均约29.53天。理论上，从朔到望的间隔约14.77天，若朔发生在初一凌晨，望可能在十五；若朔在初一傍晚，望可能等到十六。但“十四圆”的出现，关键在于月球公转速度的变化。
月球绕地球的轨道是椭圆而非正圆，地球位于椭圆的一个焦点上。因此，月球与地球的距离会变化：最近时约36.3万公里近地点，最远时约40.6万公里远地点。根据开普勒第二定律，行星或卫星在近日点近地点公转速度快，远日点远地点速度慢。月球在近地点时，公转速度可达1.08公里/秒；在远地点时，速度降至约0.97公里/秒。
若朔日初一恰逢月球运行到近地点附近，它会以更快的速度公转，从朔到望的时间可能缩短至14天以内。比如，初一凌晨1点朔，月球在近地点加速运行，到农历十四晚8点左右就到达望的位置，形成“十四圆”。反之，若朔日在远地点，月球公转慢，望可能推迟到十六甚至十七。
这种现象并不常见。21世纪以来，“十四圆”仅出现过6次2003、2016、2017、2020、2021、2023年，下次预计在2037年。相比之下，“十六圆”出现概率约40%，“十五圆”约50%，“十四圆”仅占约10%。
因此，“十五的月亮十四圆”并非异象，而是月球椭圆轨道与朔望月周期叠加的自然结果——当朔日遇上近地点，月球“跑”得快了些，便提前将最圆的月光送到了农历十四的夜空。