牛首山是佛教圣地。传说释迦牟尼佛祖云游天下传教时，曾三次来到牛首山的小西天讲过经，因而，牛首山和佛教结下了不解之缘。

　　“天下黄河九十九道弯”。它出青海、穿甘肃、进宁夏。流经中宁县下半段牛首山西麓时，又转了一个弓形大弯向北流去。据古书记载，黄河在广武地区曾有九条支流汇集，最后流入青铜峡口。由于泥沙的大量淤积，在牛首山西麓形成了三条主河道和片片芦苇荡及大小湖泊、草滩，从而为牛首佛光的形成提供了自然条件。

　　“山不在高，有仙则名；水不在深，有龙则灵。”正是这灵山秀水等大自然的神奇，绘就出牛首佛光呈现时的三种形态：

　　一种是连接东西两岸的正河和汊河中，形成了一条几十公尺宽的金黄色光带，如同黄河上架起了一座金桥，习习生辉；有时还反射出强烈的金光，把牛首山西麓十多平方公里的山峦照得异常明亮。

　　二种是河水中有正品字形或倒品字形的三个太阳影象，如金盘入水；有时影象颜色不同，甚至显出“身影”，似乎隐含着释迦牟尼和他的左右胁侍显圣的象征。有时河水晃动，又似碎金闪烁，或金蛇嬉舞。

　　三种是河水中有时出现一长串太阳影象，象一串采灯落入水中；有时又是一大片光团，宛如天女散花；有时如一条光柱，像独木桥架在河上。

　　牛首山上的大西天寺、小西天寺和地涌塔边是观赏牛首佛光的最佳景点。“长河落日圆”本不多见，而牛首佛光奇观就更为罕见了。经多次观察证实，奇观出现须有三个条件：

　　一是在每年的4月下旬－8月份，这段时间太阳的位置偏北，傍晚时太阳影子映到水中，金光正好反射到牛首山坡上，所以光带特别明亮。

　　二是青铜峡水库、湖泊、草滩等上空要有雾霭，无风或小风。天气晴朗时见不到。

　　三是在日落前一小时内，映出的景象变幻莫测，经约一刻钟便消失。

　　古书上曾对牛首佛光有过片段记载，明朝万历年间的《重修牛首寺碑记》上说：“有时而放光山顶，五色呈祥，见之者，每以善缘自幸；有时而现灯河曲，天花散彩，遇之者，恒以遭际难逢”。崇祯六年的《重建药王殿施茶碑记》中也记载说：“下则河放毫光，常显照应。”有一首《河带晴光》的诗中也写道：

天际奔流到此平，日董摇浪色精莹， 金蛇倒掣鱼龙伏，素练横披水石明。