De maanillusie is een gezichtsbedrog waarbij de maan groter lijkt naarmate deze zich dichter bij de horizon bevindt dan wanneer deze hoger aan de hemel staat. Dit gezichtsbedrog doet zich ook voor bij de zon en de sterrenbeelden.

Het mechanisme achter dit gezichtsbedrog is niet helemaal duidelijk, wel is het zo dat de aan de horizon staande maan eenvoudiger vergeleken kan worden met verafstaande objecten waarvan de grootte bekend is, zoals gebouwen of bomen. Hierdoor lijkt de maan al snel groter dan deze objecten. Als de maan hoog aan de hemel staat ontbreekt deze mogelijkheid, of wordt onbewust een dichterbij staand object als een boomtak of dakrand als vergelijking gebruikt. In alle gevallen is de schijnbare diameter van de maan ongeveer 30 boogminuten, ofwel kleiner dan een pinknagel op armlengte afstand.

Het bewijs dat het een illusie is kan ook gemakkelijk aangetoond worden met een fototoestel (bijvoorbeeld ingebouwd in telefoon). Elke foto van de maan, met dezelfde camerainstellingen, levert in alle gevallen dezelfde afmetingen op.