C’est d’abord un phénomène physiologique: la nuit, lorsque la luminosité est faible, les trois types de cônes de notre rétine au fond des yeux, responsables de la visiondiurne, ne sont pas assez sensibles; ce sont les bâtonnets qui permettent la vision nocturne mais il n'en existe qu'un type: ils ne permettent pas la vision des couleurs. Ainsi ne peut-on plus distinguer les couleurs dans la pénombre: tous les chats, quelle que soit leur vraie couleur, seront vus gris.
Déjà utilisé entre 1688 et 1697 par Charles Perrault.
Tous les hommes sont des hommes, le jour, comme la nuit tous les chats sont gris.—(René Fallet, Paris au mois d’août, Denoël, 1964, Le Livre de Poche, page 19)
L'expression «la nuit tous les chats sont gris» est alors utilisée pour définir ce sentiment de se fondre dans l'obscurité, voire de cacher son «étrangeté» et sa singularité.—(Catherine Espinasse, Peggy Buhagiar, Les passagers de la nuit: vie nocturne des jeunes, 2004)
un autre disait les yeux de ma Bergère , sont plus brillants que les étoiles qui parent les voûtes du firmament pendant la nuit, où tous les chats sont gris—(Parallèle des Anciens et des Modernes, Tome 3, Charles Perrault, 1688-1697)
[...] Qu’ils soient noirs, blancs ou roux, dodus ou rabougris, / Dès que la nuit s’abat sur les toits et les tentes / Toutes les femmes ont des ivresses latentes, / Et tous les chats sont gris! — (Henry de Fleurigny, «La ballade des chats», dans Poèmes choisis, 1916)