Un arc circumzénithal (anciennement désigné par l'appellation «arc circumzénithal supérieur») est un demi-cercle coloré proche du zénith dont le vertex se situe à environ 48 degrés au-dessus du Soleil. Il affiche des couleurs vives: rouge à l'extérieur dans sa partie inférieure et violet à l'intérieur dans sa partie supérieure. Cet arc ne s'observe que si la hauteur angulaire de la source lumineuse (le Soleil, par exemple) est inférieure à 32 degrés. Lorsque le Soleil est à cette hauteur, le rayon de l'arc affiche sa valeur minimale. Au fur et à mesure que le rayon diminue, l'arc s'élargit. Lorsque la hauteur angulaire de la source lumineuse atteint environ 22 degrés, l'arc circumzénithal touche le halo de 46 degrés, si ce dernier est visible. Ces deux phénomènes s'éloignent l'un de l'autre au fur et à mesure que la hauteur angulaire de la source lumineuse s'écarte de 22 degrés. L'arc peut être visible en l'absence du halo de 46 degrés. En présence de parhélies, il existe une forte probabilité que l'arc circumzénithal soit visible, surtout si la hauteur du Soleil se situe entre 15 et 25 degrés, étant donné que ces deux phénomènes sont causés par des cristaux de glace en plaquettes orientés horizontalement.