屈折率nの媒質中での光速（位相速度）は $c/n$（cは真空中の光速度）になるため、高エネルギーの荷電粒子がこれより速く媒質中を進むと、荷電粒子周囲の電磁場が後に取り残され、波面が重なって衝撃波を生じる。この衝撃波がチェレンコフ光である。

速さ $v=\beta c$ （ $\beta <1$）で走る荷電粒子からのチェレンコフ光の放出角度 $\theta$ は $\cos \theta =1/(n\beta )$ で表される。1934年この現象を説明したロシアの物理学者チェレンコフ（P.A. Cherenkov）の名を冠して呼ばれる。大気チェレンコフ望遠鏡、水チェレンコフ検出器も参照。