朱熹依据当时自然科学的成果，运用“阴阳”（“气”）学说来解释各种自然现象。他已经认识到月亮是不发光体，太阳是发光体。而月亮是受太阳光的照射才有亮。朱熹对此有生动的表述：

月体常圆而无缺，但常受目光而明。初三、初四时，是日在下照，月在西边明，人在这边望，只看见眩光；十五、十六时，日在地下，日光由地四边射出，月受其光而明。由于月亮受日光照射角度不同，所以地上的人似乎觉得月有圆、有缺。这里，朱熹采取沈括月无缺的说法，也认为月无缺，而不同意月有缺的说法。

那么，月亮是怎样才能受日光照射呢？朱熹说：

方合朔时，日在上，月在下则月面向天者有光，向地者无光，故人不见。及至望时，月面向人者有光，向天者无光，故见其圆满。若至弦时，所谓“近一远三”只合有许多光。这里说的“合朔”，指日、月会合。故人以朔日为一月的开始，即阴历初一。这时日在上，月在下，地又在月下，因受阳光面背向地，所以地上的人看不见月亮。“望”指一月之中（阴历十五日），地球在日月之间，月亮受光面与地球相对，人便见到了满月。“弦”有上弦、下弦之分，上弦为黄道上月在日东九十度，阴历初八前后，月面西半明东半暗，自地上看见的月亮，如弓形之半圆；下弦为黄道上月在日西九十度，阴历二十三日前后，月面东半明西半暗，自地视月，恰如弓形之半圆。

月是不透明不发光的球体，在日光照射下，有一个黑影，对此黑影有各种神话传说。《语类》记载：

或问：“月中黑影是地影否？”朱熹回答：“前辈曾有这类说法，看来或许有一定道理。但这黑影不是地影，而是地形遮了日光的缘故。这种情形就好比镜子被一物遮住日光，也看不见一样。”这表明不是地影入月中，而是地形遮住了日光，才有黑影。尽管朱熹的这个解释不符合现代天文学，但较之种种神话传说则高明得多。这表示朱熹在努力作科学的思考。

朱熹由对日、月、地三者发光与受光及三者运动关系的探讨，而进入到日月食原因的解释。

月绕地公转的轨道平面同天球相交的大圆，叫白道，即月道；地绕日公转的轨道平面在天球上载出的大圆叫黄道，日月食只有在黄道、白道相交时，才能产生。关于日月食产生的条件，朱熹是这样说的：(www.daowen.com)

日食是日月会合处。月合在日之下，或反在上，故蚀。

月食是日月正相照。伊川谓月不受日光，意亦相近。盖阴盛亢阳，而不少让阳故也。

日食是为月所掩，月食是与日争敌，月饶日些子，方好无食。这是说，当日月运行到同一度数，两相会合，即月亮处于太阳与地球之间而成一直线时，月亮掩盖住了太阳，便发生日食。当地球处在太阳与月亮之间，地球掩盖了太阳照到月亮上的阳光而发生月食，这便称为“日月交蚀”。但是，当朔望之时而黄道、白道不值交切，或黄道、白道相交而不值朔望之时，都不会发生日月蚀。只有朔望日恰值黄道、白道相交，日、月、地球在一直线上，朔日，则月居日、月之间，月蔽日，而生日蚀；望日，则地居日、月之间，地影蔽月，而生月食。朱熹说：

其合朔时，日月同在一度。其望日，则日月极远而相对。其上下弦，则日月近一而远三（如日在午，则月或在卯，或在酉之类是也）。故合期之时，日月之东西虽同在一度，而月道之南北或差远于日，则不蚀；或南北虽亦相近，而日在内，月在外，则不蚀。朱熹这段话的意思是：当日月在黄道、白道相交会而又在朔望日时，就发生日月食。会时是日月在黄道、赤道十字路口相交处相撞。望时是月与日正相向。如一个在子，一个在午，皆同一度。假如月在毕十一度，日亦在毕十一度。虽同此一度，却南北相向。日所以蚀于朔者，月常在下，日常在上，相会时月在下面遮了日，故为日食。望时月食，是阴敢与阳敌，然历家又叫暗虚。盖火日外影，其中实暗，到望时恰当着其中暗处，故月食。上文中的“赤道”，应为“月道”，即“白道”。

朱熹的这一思想与“阴阳”学说相结合，并指出“所蚀分数”，则是他的过人之处。他说：

或日行月之旁，月行日之旁，不相掩者皆不蚀。唯月行日外而掩日于内，则为日食。日行月外而掩月于内，则为月食。所蚀分数，亦推其所掩之多少而已。这里的“所蚀分数”，是指“食分”而言。黄、自道不重合，二者交角平均为5°9′。朔时太阳在黄、白道交点15°21′以内，便发生日食，距交点18°31′以上，则不发生，望时月亮在黄、白交点3°45′以内，可发生月全食，距交点12°45′以上，便不发生，这就是“食限”。在此“食限”之内，依照“所蚀分数”，便可推其所食的多少。这便是日全食、月全食、月偏食、日偏食、日环食等各种情况。

但朱熹并没有这样深刻的认识，也未举出准确的数值，但他用日月交距的远近来说明食分的大小或所食的多少，则与天文学原理相一致。