Hồi nhỏ đi học chúng ta đã được dạy là cầu vồng hình thành khi các hạt nước trong không khí hoạt động như một cái lăng kính nhỏ, uốn, chia tách ánh sáng từ Mặt Trời và khi có đủ nước, đủ ánh nắng thì chúng ta có một quan cảnh rực rỡ với 7 màu sắc đẹp mắt. Thế nhưng thực tế thì phức tạp hơn nhiều và theo nghiên cứu mới nhất các nhà khoa học đã phân loại ra tới 12 loại cầu vồng khác nhau.
Khi Mặt Trời ở thấp hơn về phía chân trời, lúc hoàng hôn hoặc bình minh, cầu vồng chỉ giới hạn ở 2 màu đỏ và vàng.
Một số cầu vồng còn có thêm cầu vồng thứ 2 và nghịch đảo của cái thứ nhất do sự phản chiếu ánh sáng. Đôi khi, chúng ta lại thấy một dải sẫm màu trên bầu trời ở giữa 2 vồng cầu. Có lúc, ở cạnh trên và dưới của cầu vồng còn có những rìa ánh sáng mà người ta gọi là cầu vồng phụ (Supernumerary Rainbows).
Cầu vồng kép, 2 cầu vồng với các dải màu bên trong đảo ngược nhau.
Khi ánh sáng đi qua một khoảng cách dài trong không khí trước khi tới mắt người, một số bước sóng ngắn sẽ bị tán xạ đi. Cuối cùng, chúng ta chỉ còn thấy được một đóm đỏ hồng đáng yêu trên bầu trời chứ không đủ màu như thường thấy.
Đối với các hạt nước nhỏ, cầu vồng sẽ là các làn mỏng và nhỏ trên bầu trời.
Trong nhiều thập kỷ, cầu vồng được phân loại dựa vào kích cỡ trung bình của những hạt nước. Nhưng nếu chỉ dựa vào điều này thì không giải thích được sự đa dạng của cầu vồng mà chúng ta có thể thấy trong tự nhiên. Bằng cách phân loại hàng trăm bức ảnh cầu vồng dựa trên sự biến thiên của 6 màu sắc và sự hiện diện của các dải phụ thêm, một nhóm các nhà khoa học đã kết luận: có tổng cộng 12 loại cầu vồng khác nhau, bao gồm cả cầu vồng thiếu màu lục, cầu vồng đỏ - lam, cầu vồng vàng - cam, vàng - đỏ, và cầu vồng đỏ đơn sắc,...
Lúc hoàng hôn và bình minh, cầu vồng chỉ là một dải màu đỏ và vàng hoặc cam.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu dựng nên một sơ đồ phân loại các loại cầu vồng có thể quan sát được trong tự nhiên. Thí dụ như một loại cầu vồng đặc biệt là cầu vồng đỏ khuếch tán (chỉ có đỏ và vàng hoặc cam), chỉ xuất hiện trong lúc Mặt Trời sắp lặn hoặc sắp mọc và bầu không khí có đầy những hạt nước nhỏ. Thật sự, một hiện tượng tự nhiên đơn giản như cầu vồng, lại có nhiều điều thú vị hơn so với tưởng tượng của chúng ta.
Một cặp cầu vồng có thể được ngăn cách bởi một dải tối màu trên bầu trời.