马赫环的形成原因细说起来有些复杂，可以理解为因尾焰喷流内复杂超音速流场，在激波作用下，局部喷流的密度和压力产生了规律突变所致。

当发动机超音速喷流离开尾喷管后，由于喷流静压小于环境气压，喷流会略微膨胀，喷流压力则随着气体压力而降低。当喷流压力降低到低于环境气压时就会受到周围大气的压缩收拢，使压力再度变高。

在这个膨胀与压缩过程中，超音速喷流内会产生一系列复杂的斜激波和正激波，以及普朗特迈耶膨胀波和普朗特迈耶压缩波。这一系列复杂激波会导致喷流在膨胀和压缩段交界处温度急剧升高，高到足以再次点燃喷流中任何残存燃料，使其燃烧发光。正式这些燃烧着的剩余燃料，形成了一节一节的菱形火焰图案，使马赫环在喷流中闪闪发光。