Лучше всего лунная радуга видна при полной луне, или на фазе луны, близкой к полной, так как в это время луна бывает самой яркой. Для появления лунной радуги, кроме тех, что вызваны водопадом, луна должна находиться невысоко в небе (меньше чем 42 градуса и желательно ещё ниже) и небо должно быть тёмным. И конечно же должен идти дождь напротив луны. Эта комбинация необходимых требований делает лунные радуги намного более редкими, чем радуги, тоже появившиеся под действием дождя, но порождённые солнцем. 

Феномен лунной радуги наблюдается всего в нескольких местах в мире. Водопады в Камберленде, около Уильямсберга (Williamsburg), штат Кентукки (Kentucky), США; Ваймеа (Waimea), Гаваи (Hawaii); Заилийский Алатау в предгорье Алматы; Водопад Виктория на границе Замбии и Зимбабве широко известны как места частых наблюдений лунных радуг.

На территории Йосемитского Национального Парка в Соединённых Штатах находится большое количество водопадов. В результате в парке тоже наблюдаются лунные радуги, особенно при весеннем повышении уровня воды от тающего снега.

Лунная радуга также наблюдается на полуострове Ямал в условиях сильного тумана. Вероятно, при достаточно сильном тумане и достаточно ясной погоде, лунную радугу можно наблюдать на любых широтах.