Fatamorgana (bahasa Inggris: mirage) adalah sebuah fenomena bayangan udara di mana ilusi optik yang biasanya terjadi di tanah lapang yang luas seperti padang pasir atau padang es. Peristiwa Fatamorgana terjadi akibat oleh pembiasan cahaya melalui kepadatan yang berbeda, sehingga bisa membuat sesuatu yang tidak ada menjadi seolah ada.[1] Fenomena ini biasa dijumpai di tempat panas dan Gunung Brocken di Jerman.
Seringkali di gurun pasir, fatamorgana menyerupai danau atau air atau kota. Ini sebenarnya adalah pantulan daripada langit yang dipantulkan udara panas. Udara panas ini berfungsi sebagai cermin. Kata 'Fatamorgana' adalah nama saudari Raja Arthur, Faye le Morgana, seorang peri yang bisa berubah-ubah rupa.