Die sich ändernde Neigung der Erde um ihre Achse führt dazu, dass im Winter die Tage kürzer und die Nächte länger werden, und die geneigte Hemisphäre ist kälter, da die Sonne schräg auf die Erde trifft. Nördlich des Äquators tritt Winter ein, wenn die Nordhalbkugel von der Sonne wegkippt, während die entgegengesetzte Neigung auf der Südhalbkugel zum Winter führt.
Niedrigere Temperaturen treten im Winter auf, weil die Sonnenstrahlen weiter durch die Atmosphäre wandern müssen, um die geneigte Hemisphäre zu erreichen, wodurch ein größerer Teil der Wärme abgeführt werden kann, bevor sie die Oberfläche erreicht. Die kälteren Wintertemperaturen ermöglichen es den Eiskristallen, die sich in Wolken bilden, sich zu verbinden und an die Oberfläche zu fallen, wodurch Schnee anstelle von Regen entsteht. Ein Mangel an warmer Luft verringert die Wahrscheinlichkeit von Gewittern durch kollidierende Warm- und Kaltfronten. Um mit sinkenden Temperaturen fertig zu werden, wandern viele Tierarten in wärmere Gebiete in Äquatornähe ab. Andere Arten bauen Fett- und Fellreserven auf, um sich warm zu halten, egal ob sie aktiv bleiben oder überwintern. Die Wintersonnenwende findet an dem Tag mit der längsten Dunkelheit und der kürzesten Sonneneinstrahlung statt. Einige der kältesten Winter seit Aufzeichnungen traten zwischen 1683 und 1684, 1739 und 1740 und 1816 auf.
