গোধূলির প্রধান কারণ হল আলোর বিক্ষেপণ। সূর্যাস্তের সময় সূর্যের আলো বায়ুমণ্ডলে ভাসমান ধূলিকণা, পানিকণা ইত্যাদির মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় কম তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিশিষ্ট বেগুনী, নীল, আসমানি প্রভৃতি বর্ণের বিক্ষেপণ বেশি ঘটে। কিন্তু লাল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেশি বলে এর বিক্ষেপণ কম হওয়ায় এটি সরাসরি পৃথিবীতে চলে আসে। তাই সূর্যাস্তের সময় সূর্যকে লাল দেখায় এবং একে গোধূলি বলে।
সূর্যাস্তের পরও কিছুক্ষণ পৃথিবী সূর্যের আলো দ্বারা আলোকিত থাকে। কারণ সূর্যের আলো বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে পৃথিবীতে পৌঁছাতে সময় লাগে। সূর্য যখন দিগন্তের নিচে চলে যায়, তখনও সূর্যের আলো বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে পৃথিবীতে পৌঁছাতে থাকে। এই আলো বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় বিক্ষিপ্ত হয়ে পৃথিবীর আকাশকে আলোকিত করে। এই আলোর প্রধান রঙ হল লাল। তাই সূর্যাস্তের পরও কিছুক্ষণ আকাশ লাল দেখায়।
গোধূলির সময় আকাশের রঙ বিভিন্ন রকম হতে পারে। সূর্যের উচ্চতা, বায়ুমণ্ডলে ভাসমান কণার পরিমাণ, এবং আবহাওয়ার অবস্থার উপর নির্ভর করে গোধূলির রঙ পরিবর্তিত হয়।
বাংলাদেশে গোধূলি সাধারণত সন্ধ্যা ৬টা থেকে ৭টার মধ্যে শুরু হয় এবং রাত ৮টার মধ্যে শেষ হয়।