現代天文科學測定，冬至日太陽直射南回歸線（又稱為冬至線），陽光對北半球最傾斜，北半球白天最短，黑夜最長。冬至過後，太陽直射點又慢慢地向北回歸線轉移。
地極軸通過地心，連結南、北兩極，與地球公轉軌道面的夾角為66.5°，和地球自轉軌道面——赤道面
農歷參照
地雷復卦，稱為
冬至日太陽直射示意圖
冬至壹陽生。易曰：先王以至日閉關，商旅不行。
冬至日太陽高度最低，日照時間最短，地面吸收的熱量比散失的熱量少，冬至後便開始“數九”，每九天為壹個“九”。到“三九”前後，地面積蓄的熱量最少，天氣也最冷，所以說“冷在三九”，而“九九”已在夏歷壹月、二月，中國大部分地區已入春，因此“九九艷陽天”。
氣候特征
天文學上把冬至作為冬季的開始，這對於我國多數地區來說，顯然偏遲。冬至期間，西北高原平均氣溫普遍在0℃以下，南方地區也只有6℃至8℃左右。不過，西南低海拔河谷地區，即使在當地最冷的1月上旬，平均氣溫仍然在10℃以上，真可謂秋去春平，全年無冬。
中國古代將冬至分為三候：“壹候蚯蚓結；二候糜角解；三候水泉動。”傳說蚯蚓是陰曲陽伸的生物，此時陽氣雖已生長，但陰氣仍然十分強盛，土中的蚯蚓仍然蜷縮著身體；糜與鹿同科，卻陰陽不同，古人認為糜的角朝後生，所以為陰，而冬至壹陽生，糜感陰氣漸退而解角；由於陽氣初生，所以此時山中的泉水可以流動並且溫熱。[1]
節氣時間常見日期
冬至日壹般都在公歷的12月21日或12月22日這兩日。因為冬至並沒有固定於特定壹日，因此和清明壹樣，被稱為“活節”。
計算方法
冬至日期（東八區）的計算公式：（y×d+c）-l
公式解讀：Y=年數後2位，D=0.2422，L=閏年數，21世紀C=21.94，20世紀=22.60。
舉例說明：2088年冬至日期=[88×0.2422+21.94]-[88/4]=43-22=21，12月21日冬至。
例外：1918年和2021年的計算結果減1日。
3名稱釋義
古人對冬至的說法是：陰極之至，陽氣始生，日南至，日短之至，日影長之至，故曰“冬至”。[2]
4歷史淵源
據記載，周秦時代以冬十壹月為正月，以冬至為歲首過新年。《漢書》有雲：“冬至陽氣起，君道長，故賀……”也就是說，人們最初過冬至節是為了慶祝新的壹年的到來。古人認為自冬至起，天地陽氣開始興作漸強，代表下壹個循環開始，是大吉之日。因此，後來壹般春節期間的祭祖、家庭聚餐等習俗，也往往出現在冬至。冬至又被稱為“小年”，壹是說明年關將近，余日不多；二是表示冬至的重要性。
把冬至作為節日來過源於漢代，盛於唐宋，相沿至今。周歷的正月為夏歷的十壹月，因此，周代的正月等於如今的十壹月，所以拜歲和賀冬並沒有分別。直到漢武帝采用夏歷後，才把正月和冬至分開。因此，也可以說專門過“冬至節”是自漢代以後才有，盛於唐宋，相沿至今。
漢代以冬至為“冬節”，官府要舉行祝賀儀式稱為“賀冬”，官方例行放假，官場流行互賀的“拜冬”禮俗。《後漢書》中有這樣的記載：“冬至前後，君子安身靜體，百官絕事，不聽政，擇吉辰而後省事。”所以這天朝廷上下要放假休息，軍隊待命，邊塞閉關，商旅停業，親朋各以美食相贈，相互拜訪，歡樂地過壹個“安身靜體”的節日。魏晉六朝時，冬至稱為“亞歲”，民眾要向父母長輩拜節；宋朝以後，冬至逐漸成為祭祀祖先和神靈的節慶活動。
唐、宋時期，冬至是祭天祀祖的日子，皇帝在這天要到郊外舉行祭天大典，百姓在這壹天要向父母尊長祭拜。明、清兩代，皇帝均有祭天大典，謂之“冬至郊天”。宮內有百官向皇帝呈遞賀表的儀式，而且還要互相投刺祝賀，就像元旦壹樣。[3-4]
5民間傳說
其壹
過去老北京有“冬至餛飩夏至面”的說法。相傳漢朝時，北方匈奴經常騷擾邊疆，百姓不得安寧。當時匈奴部落中有渾氏和屯氏兩個首領，十分兇殘。百姓對其恨之入骨，於是用肉餡包成角兒，取“渾”與“屯”之音，呼作“餛飩”。恨以食之，並求平息戰亂，能過上太平日子。因最初制成餛飩是在冬至這壹天，在冬至這天家家戶戶吃餛飩。
其二
相傳南陽醫聖張仲景曾在長沙為官，他告老還鄉那時適是大雪紛飛的冬天，寒風刺骨。他看見南陽白河兩岸的鄉親衣不遮體，有不少人的耳朵被凍爛了，心裏非常難過，就叫其弟子在南陽關東搭起醫棚，用羊肉、辣椒和壹些驅寒藥材放置鍋裏煮熟，撈出來剁碎，用面皮包成像耳朵的樣子，再放下鍋裏煮熟，做成壹種叫“驅寒矯耳湯”的藥物施舍給百姓吃。服食後，鄉親們的耳朵都治好了。後來，每逢冬至人們便模仿做著吃，是故形成“捏凍耳朵”此種習俗。以後人們稱它為“餃子，也有的稱它為“扁食”和“燙面餃”，人們還紛紛傳說吃了冬至的餃子不凍人。
其三
冬至吃狗肉的習俗據說是從漢代開始的。相傳，漢高祖劉邦在冬至這壹天吃了樊噲煮的狗肉，覺得味道特別鮮美，贊不絕口。從此在民間形成了冬至吃狗肉的習俗。現在的人們紛紛在冬至這壹天，吃狗肉、羊肉以及各種滋補食品，以求來年有壹個好兆頭。
其四
水餃
在江南水鄉，有冬至之夜全家歡聚壹堂***吃赤豆糯米飯的習俗。相傳，有壹位叫***工氏的人，他的兒子不成才，作惡多端，死於冬至這壹天，死後變成疫鬼，繼續殘害百姓。但是，這個疫鬼最怕赤豆，於是，人們就在冬至這壹天煮吃赤豆飯，用以驅避疫鬼，防災祛病。[4]