E' l'effetto causato da piccole asimmetrie del movimento della Luna rispetto alla Terra, che consente d'osservare una frazione del suolo lunare superiore al 50% Esistono tre tipi di librazione, causati da tre meccanismi diversi.
Librazione in longitudine: poiché la velocità di rotazione della Luna su sé stessa è costante, mentre la sua velocità di rivoluzione attorno alla Terra varia leggermente a causa della piccola eccentricità dell'orbita, uno dei due movimenti sopravanza alternativamente l'altro, facendo sì che dalla Terra si possano vedere 8 gradi in più di longitudine est ed ovest del suolo lunare.
Librazione in latitudine: a causa dell'inclinazione di circa 7 gradi dell'asse di rotazione della Luna rispetto al piano della sua orbita, è possibile osservare alternativamente le regioni attorno ai due poli.
Librazione diurna: il punto di vista di un osservatore cambia durante il giorno a causa della rotazione terrestre, rendendo visibile una piccola estensione di superficie lunare in più rispetto a una posizione fissa; questo effetto è molto meno importante dei due precedenti.

La combinazione dei tre tipi di librazione consente di osservare direttamente circa il 59% della superficie lunare: il 41% di essa è osservabile in ogni momento, mentre il restante 18% è osservabile con discontinuità.

Si potrebbe dare anche una spiegazione molto più semplice dicendo che "sono variazioni nell'orientamento della superficie della Luna rispetto a un osservatore sulla Terra."

Le librazioni fisiche sono dovute alla variabilità del periodo di rotazione della Luna intorno al proprio asse.
Le librazioni ottiche, molto maggiori come effetto, sono dovute alla velocità variabile della Luna lungo la propria orbita, alla variazione dell'obliquità dell'equatore della Luna sul suo piano orbitale ed al cambio diurno di prospettiva dell'osservatore sulla superficie della Terra dovuto alla rotazione di quest'ultima.