"Fatamorgana superior" terjadi karena kondisi atmosfer khusus yang membelokkan cahaya. Ilusi ini umumnya terjadi di Kutub Utara, tetapi kadang juga muncul (meskipun sangat jarang) di Inggris selama musim dingin. Fatamorgana Superior terjadi ketika udara di bawah garis pandang lebih dingin daripada udara di atasnya.
Karena udara dingin lebih padat daripada udara hangat, maka akan membelokkan cahaya ke arah mata seseorang yang berdiri di tanah atau di pantai, mengubah tampilan objek di kejauhan. Fatamorgana superior dapat menghasilkan beberapa jenis gambar yang berbeda - di sini sebuah kapal yang jauh tampak melayang tinggi di atas posisi sebenarnya, tetapi terkadang sebuah objek di bawah cakrawala juga dapat terlihat.
