Norrsken uppstår mest sannolikt under perioder med hög geomagnetisk aktivitet, som ofta kallas geomagnetiska stormar. Dessa stormar orsakas av störningar i jordens magnetfält, som i sin tur orsakas av aktivitet på solen. Solaktiviteten är cyklisk, med en topp vart elfte år eller så. Norrsken är därför vanligast under dessa toppår, men de kan förekomma när som helst.

Norrsken är också mer benägna att uppstå under vintermånaderna, när nätterna är längre och himlen är mörkare. Detta beror på att jordens magnetfält lutar och rotationsaxeln inte är i linje med magnetfältets axel. Det betyder att jordens magnetiska poler inte är placerade på samma plats som de geografiska polerna. De geomagnetiska polerna rör sig hela tiden och under vintermånaderna ligger de närmare de geografiska polerna. Detta innebär att norrskenet är mer sannolikt att synas från högre breddgrader.

I allmänhet är det mest sannolikt att norrsken uppstår under vintermånaderna, under perioder med hög geomagnetisk aktivitet och på höga breddgrader.