Cái mà ta gọi là sao băng thật ra không phải ngôi sao, mà chỉ là những mảnh đá hoặc bụi vũ trụ, phần lớn nhỏ như hạt cát hay viên sỏi. Chúng lang thang trong không gian và khi đi ngang Trái Đất thì bị hút lao vào bầu khí quyển với vận tốc kinh khủng. Ở tốc độ đó, mảnh đá lao vào lớp không khí dày đặc phía trước, nén và cọ xát dữ dội đến mức nóng bừng lên và bốc cháy. Ánh sáng ta thấy là vệt không khí bị nung nóng rực sáng dọc đường bay của nó.

Nguyên nhân cốt lõi là năng lượng khổng lồ do tốc độ tạo ra, chứ không phải mảnh đá bốc cháy như một que diêm. Khi một vật lao đi cực nhanh đâm vào không khí, nó dồn nén lớp khí phía trước lại, và không khí bị nén mạnh thì nóng lên dữ dội; đồng thời ma sát cũng góp phần đốt nóng bề mặt mảnh đá. Nhiệt độ cao khiến cả mảnh đá lẫn lớp khí quanh nó phát sáng chói lòa. Vì đa số mảnh vụn rất nhỏ, chúng cháy rụi hết ở tầng cao trước khi chạm đất, để lại vệt sáng thoáng qua mà ta quen gọi là sao đổi ngôi.

Vào những đêm có mưa sao băng, khi Trái Đất đi qua vùng đầy bụi do một sao chổi để lại, ta có thể thấy hàng chục vệt sáng vụt qua mỗi giờ. Thỉnh thoảng có mảnh đủ lớn cháy sáng rực cả bầu trời, gọi là cầu lửa. Rất hiếm khi một mảnh to không cháy hết và rơi tới mặt đất, khi đó phần sót lại được gọi là thiên thạch, và người ta có thể nhặt được nó, thường đã cháy sém đen ở ngoài.

Nhiều người tưởng sao băng là những ngôi sao thật đang rơi khỏi bầu trời, nhưng ngôi sao là những khối khí khổng lồ ở xa hàng nghìn tỷ cây số, không thể rơi xuống như vậy. Sao băng chỉ là mảnh đá bụi nhỏ bé cháy sáng trong khí quyển. Cũng có người nghĩ chúng nóng lên chủ yếu do ma sát, trong khi phần lớn sức nóng đến từ việc lớp không khí phía trước bị nén cực mạnh bởi tốc độ lao tới.