Cada un dels arcs és format per la gamma de radiacions visibles disposades com en l’espectre, però menys nítides que en aquest. És produït en reflectir-se a la superfície interior de les gotes els diversos raigs produïts en descompondre's per refracció la llum blanca quan aquesta travessa la superfície anterior de les gotes, i que l'ull humà interpreta com els colors vermell, taronja, groc, verd, blau, indi i violat.
Si els raigs solars efectuen una sola reflexió interna dona l'arc principal, vermell a la vora exterior i violeta a l’interior, a uns 40-42º al voltant del seu centre. Si efectuen dues reflexions internes dona un segon arc (arc secundari) a uns 50-52 i amb els colors invertits respecte al principal. En casos molt especials augmenta el nombre de reflexions, i aleshores es produeixen més arcs concèntrics amb els anteriors i cada vegada més febles anomenats arcs supernumeraris; intervenen, a més, en llur formació, fenòmens de difracció. Si la mida de les gotes és d’1 a 2 mm, apareix l’arc com una ampla banda roja; si la mida és de 0,1 mm, es forma l'arc de sant Martí blanc, que apareix com un ample arc blanc molt brillant amb dos arcs estrets acolorits a les vores.