夜光云是深曙暮期间出现于地球高纬度地区空中的、一种发光而透明的波状云，常呈淡蓝色或银灰色，是云中的冰晶颗粒散射太阳光的结果。夜光云只出现在高纬度地区（50°~65°）的夏季，当太阳在地平线以下6°~12°、大气中的夜光云被日光照射时，人们才能用肉眼直接观察到。
夜光云的出现具有非常明确的时间和地点要求：在高纬度50°~70°地区的夏天，形成于80千米左右的中层大气，而普通云只存在于10多千米以下的低空。
由于夜光云极其稀薄暗淡，所以人们在白天是无法见到的，只有当太阳在地平线以下刚刚入夜而且天空还没有彻底黑下来的时候，夜光云才会显露出来。其实，夜光云虽名为“夜光”，但不仅在黄昏日落时分才会出现，在凌晨太阳升起时，如果气象条件适合，人们也比较容易看到夜光云。其他时候，夜光云要么会因为太薄而无法被看到，要么云层已然落入地球的阴影中，云中的冰晶颗粒无法散射太阳光，人们也无法看到。
尽管夜光云常出现在高纬度地区，但也不是在所有高纬度地区，人们都能见到它。这是因为，在夏季处于极昼的高纬度地区，夜空太过明亮，因而，夜光云不易被人们发觉。所以，观赏夜光云最适宜的地区是纬度在50°~55°之间的地区。欧洲北部和加拿大的多数大城市都在这一区间内，我国最北部的大兴安岭恰好也处于这一区间，因而，我国纬度最高的漠河（北纬53°线）就曾在夏季多次出现夜光云。
夜光云又被称为极地中气层云。从地球上看，这种云被称为“夜光云”；但如果从外层空间看，它则被称为“夜耀云”。夜光云看上去有点像卷云，但比卷云薄很多，有面纱型、条带型、波浪型和旋涡型等不同的类型。1883年，人类第一次观测到这种在夜间会发光的云；随后，夜光云的出现越来越频繁，且出现的时间更长，出现的纬度也更低。
天空中为什么会出现夜光云呢？过去曾一直是个谜。随着科技水平的提高，今天的人们可以利用火箭和卫星对夜光云进行探测。大气物理学家发现，南北两个半球出现的夜光云有很大不同：北极上空的夜光云看上去比南极上空出现的夜光云更亮一些，出现的高度也更低。但无论有何差别，在南北两个半球形成夜光云，需要同样的三个条件——低温、水蒸气和尘粒。因为只有这样，水蒸气才能凝结成极小的冰晶。
在北半球高纬度地区出现的夜光云，方位处于正北方。由于人们缺乏对相关天文知识的了解和认知，许多人误以为夜光云就是北极光。需要指出的是，虽然二者都出现在高纬度地区，都是在无风或微风及能见度极好的天气条件下出现，但夜光云与极光有很大的不同：一是形成的原因不同。极光是太阳风强烈暴发、受地球磁场影响并与高层大气中气体原子和分子相撞击形成的；夜光云则是云中的冰晶颗粒受太阳光散射形成的，它的发光体是云。
二是出现空间不同。极光出现在高层的无云大气中，有广阔的空间；夜光云只出现在大气中低层，必须有合适的云层存在。三是形态与动态不同。极光有多种形状，变幻莫测；夜光云则相对静止稳定，形状随云层而定。四是颜色不同。极光绚丽多彩，以绿色最为常见，也会出现红色、白色和蓝色的极光；夜光云的颜色则只有淡蓝色或银灰色。五是出现时间不同。
极光在一年四季都可以出现，且出现时间不固定，有时甚至十几年都很难见到；而夜光云只出现在夏季，主要以6月份为主，并且每年都会出现。六是拍摄取像不同。拍摄极光需要专业的摄像设备，若使用普通的照相机是拍不到极光的；而对于亮度强的夜光云，用普通照相机或手机就能拍到。
大气层按高度分为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层。
气象学家按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为低云、中云和高云三族，它们均处在大气对流层。有学者认为，夜光云是一种形成于高纬度地区大气层中间层的云，在距离地表82~102千米的大气空间边缘部位。不过，在漠河所观测到的夜光云不同，它们出现在对流层，为高云族中的卷云，距地面高度约为6千米或更高一些。这也许是漠河所处纬度相对较低的缘故，或是上天对漠河的偏爱吧。
夜光云除以卷云作为主云体外，有时还伴有少量中云族的透光高积云，一些零散的卷云（密卷云）也可以形成夜光云，只是由于云体小、亮度低，人们不易观测到。
在漠河出现的夜光云稳定少动，因云层较薄、水汽含量少，不会产生降水，既利于云层散射太阳光，又利于观赏。云体具有明显的纹理结构特征，看上去显得细腻、柔美，在夜空中有一种朦胧之感。颜色多为银白色、银灰色，像是月夜下的兴安雪原；有的又呈淡蓝色，泛着蓝莓般的光泽。
多数夜光云的云底为橘红色，类似朝霞或晚霞，这正说明，太阳刚刚落下或正在升起。夜光云的亮度有明有暗，从整体上看，似一幅水墨山水画，异常明亮的夜光云会将渐黑的夜空映衬得清晰可见。夜光云的明亮部分有时能够布满整个云层，有时则不到云体的一半。其形状有的像大海上层层起伏的波涛，颇为壮观；有的像帷幔轻纱，在宁静的夜空中自由飘动；有的呈横向并列分布，似一排排白桦树。
追逐极光是众多旅行者的终极目标，但极光可遇不可求，在太阳风暴平静时，人们很难见到极光；而在太阳活动极小周期年，夜光云频频出现，并在夏季成为“常态化”。夜光云的出现为北极漠河又增添了一个神奇的天象，在清凉的初夏之夜，观赏到罕见的夜光云也是极为幸运的。作为大自然的美丽杰作，如果北极光与夜光云能够同时辉映，那将是一次最美丽的邂逅。