冬至这天，太阳直射地面的位置到达一年的最南端，几乎直射南回归线(南纬23°26')。这一天北半球得到的阳光最少，比南半球少了50%。北半球的白昼达到最短，且越往北白昼越短。

过了冬至，开始进入“数九寒天”。“将真正进入冬季的主要时段，一直持续到‘四九’。虽然目前江南地区仍是雨水偏多，气温偏高，冷暖空气仍处在僵持状态，不过接下来冷空气将越来越活跃，渐渐占据上风，至于冬季的降温情况会有多强，要取决于冷空气的影响程度和强度。

从气候上看，冬至期间，西北高原平均气温普遍在0℃以下，南方地区也只有6℃至8℃左右。另外，冬至开始“数九”，冬至日也就成了“数九”的第一天。

冬至的前一天并不是绝日，而是被称之为离日。

二十四节气中的春分、秋分、夏至、冬至的前一天，在术数上叫做离日。全年共有四个这样的日子，所以称为四离日。阴阳五行学认为：十一月冬至为建子，阴气降阳气升。五月夏至为建午，阳气降阴气升。二月春分为建卯，阳气出阴气入。

八月秋分为建酉，阴气出阳气入，所以把两分两至前一天叫离日。在《玉门经》中则就是有记载：“离者，阴阳分至前一辰也”。春分前一日叫做木离；夏至前一日叫做火离；秋分前一日叫做金离；冬至前一日叫做水离。

冬至是“二十四节气”之第22个节气，斗指子，太阳黄经达270°，于每年公历12月21-23日交节。

冬至是太阳南行的极致，这天北半球的太阳高度最小。

冬至这天太阳光直射南回归线，太阳光对北半球最为倾斜。冬至是太阳的转折点，这天过后它将走“回头路”，太阳直射点开始从南回归线（23°26′S）向北移动，北半球（我国位于北半球）白昼将会逐日增长。

冬至日是北半球各地白昼时间最短、黑夜最长的一天，并且越往北白昼越短。

冬至日的白昼虽短，但是冬至日的温度并不是最低；冬至之前不会很冷，因地表尚有"积热"，真正寒冬是在冬至之后；由于我国各地的气候相差悬殊，这天文意义上的气候特点对于我国多数地区来说，显然偏迟。