O dia e a noite ocorrem devido à rotação de um planeta em torno de seu eixo. O hemisfério do planeta que está voltado para o sol em um determinado momento experimenta a luz do dia, enquanto o lado oposto experimenta a escuridão. A Terra gira no sentido anti-horário de oeste para leste.
A Terra leva 23 horas e 56 minutos em média para fazer uma rotação completa em relação ao sol, o que totaliza um único dia a cada quatro anos. É por isso que existem anos bissextos, para que o dia perdido possa ser recuperado. O dia e a noite têm durações diferentes ao longo do ano, dependendo da latitude de um local específico e da estação do ano. Por exemplo, o verão no hemisfério norte tem dias mais longos do que noites. Nos pólos, os dias e as noites duram seis meses porque estão sempre apontados para o sol ou para longe dele.
Quando um hemisfério do planeta está voltado para o lado oposto ao sol, ele não recebe a luz do sol, e a noite ocorre porque a luz do sol residual e o calor do período anterior de luz do dia estão se esgotando. Quando a Terra gira para trazer aquele hemisfério de volta ao caminho dos raios do sol, a luz solar mais uma vez aquece e ilumina esse hemisfério. A rotação em torno de um eixo é uma característica comum a todos os planetas, todos eles com dias e noites de durações variadas. Por exemplo, um dia em Mercúrio leva 58 dias terrestres e 15 horas, enquanto um dia em Urano leva apenas 17 horas e 14 minutos.
