Astronomiczna zima to okres zimowy wyznaczony na podstawie ruchu Ziemi wokół Słońca i związany z położeniem Ziemi względem Słońca. Rozpoczyna się w momencie przesilenia zimowego, które przypada na 21 lub 22 grudnia (czasami 20 grudnia). W tym dniu na półkuli północnej mamy najkrótszy dzień i najdłuższą noc w roku.
Astronomiczna zima trwa aż do równonocy wiosennej – zazwyczaj 20 lub 21 marca, kiedy dzień i noc trwają tyle samo, co oznacza początek astronomicznej wiosny.
To zjawisko wynika z nachylenia osi Ziemi i eliptycznej orbity naszej planety wokół Słońca, co powoduje zmiany w ilości światła docierającego do różnych części globu w ciągu roku.