馬赫環的形成原因細說起來有些複雜，可以理解爲因尾焰噴流內複雜超音速流場，在激波作用下，局部噴流的密度和壓力產生了規律突變所致。
當發動機超音速噴流離開尾噴管後，由於噴流靜壓小於環境氣壓，噴流會略微膨脹，噴流壓力則隨着氣體壓力而降低。當噴流壓力降低到低於環境氣壓時就會受到周圍大氣的壓縮收攏，使壓力再度變高。
在這個膨脹與壓縮過程中，超音速噴流內會產生一系列複雜的斜激波和正激波，以及普朗特邁耶膨脹波和普朗特邁耶壓縮波。這一系列複雜激波會導致噴流在膨脹和壓縮段交界處溫度急劇升高，高到足以再次點燃噴流中任何殘存燃料，使其燃燒發光。正式這些燃燒着的剩餘燃料，形成了一節一節的菱形火焰圖案，使馬赫環在噴流中閃閃發光。
