Centrul curcubeului este în partea opusă soarelui față de observator. Trecerea de la o culoare la alta se face continuu, dar în mod tradițional curcubeul este descris ca având un anumit număr de culori; acest număr diferă de la o cultură la alta, de exemplu în tradiția românească secvența culorilor este adesea prezentată astfel: roșu, portocaliu (oranj), galben, verde, albastru, indigo și violet, și memorată sub forma acronimului ROGVAIV. Ordinea culorilor este de la roșu în exteriorul arcului la violet în interior.
În condiții de vizibilitate bună uneori se poate observa și un curcubeu mai slab, concentric cu primul, ceva mai mare și cu ordinea culorilor inversată. Teoretic există nu numai acest curcubeu secundar, ci o infinitate de ordine superioare, dar practic cu ochiul liber au fost observate doar primele patru; al treilea și al patrulea sunt și mai slabe și se află de aceeași parte cu soarele, ceea ce îngreunează mult observarea.
Același fenomen are loc și în alte condiții, de exemplu cu lumina lunii (sau orice altă sursă de lumină) în loc de soare, cu picături de apă provenite de la spargerea valurilor, fântâni arteziene, cascade, stropitori etc., cu alte lichide în loc de apă ori cu obiecte solide și transparente (sticlă, polistiren etc.) în formă sferică ș.a.m.d.
Curcubeul poate fi explicat analizând mersul razelor de lumină într-o sferă transparentă. Lumina albă de la soare suferă mai întâi o refracție la intrarea în picătura de apă, moment în care începe separarea culorilor. În partea opusă a picăturii are loc o reflexie la interfața dintre apă și aer (o parte din lumină iese afară, dar aceasta nu produce efectul de curcubeu).
