冬至太阳运行至黄经270度，太阳直射南回归线（又称为冬至线），阳光对北半球最倾斜。因此，冬至日是北半球白天最“珍贵”，黑夜最漫长的一日。冬至过后，夜空星象则完全换成冬季星空，而且从今天起开始“进九”。
古人认为自冬至起，天地阳气开始兴作渐强，代表下一个循环开始，是大吉之日。《周礼春官·神仕》：“以冬日至，致天神人鬼。”
根据周髀算经（中国最古老的天文学书），二十四节气的订立，来自周朝时矗立在洛阳城上的一根竿子，用来测量日影的竿子。髀的本意是大腿骨，代表直立的竿，一天当中，日影有长有短，取最短者为（正）晷，定为每一天正午日影之长，然后比较一年中的变化。晷最短的一天为夏至，晷最长的一天为冬至，结合现代天文学可知，冬至日太阳直射南回归线，阳光对北半球最倾斜，北半球白天最短，黑夜最长。冬至过后，太阳又慢慢地向北回归线转移，北半球的白昼又慢慢加长，而夜晚渐渐缩短。
从夜晚的感觉来看，冬至过后，夜越来越短，象征阳气生长的开始。但是冬至也是阴到极致的表现，从数九的开始感到的寒冷，比起冬至前的寒气，要更加严厉几分。所以说，冬至不是冬天的开始，也不是冬天的结束，而是冬天的寒冷将要达到极致的节气。随着阳气的逐渐回升，再过60天，春天就要开始展现她的明媚面目了！
