El invierno es una de las cuatro estaciones de las zonas templadas. Astronómicamente, comienza con el solsticio de invierno (alrededor del 21 de junio en el hemisferio sur y el 21 de diciembre en el hemisferio norte), y termina con el equinoccio de primavera (alrededor del 21 de septiembre en el hemisferio sur y el 21 de marzo en el hemisferio norte).
En el solsticio de invierno el Sol se sitúa en el punto más alejado del ecuador del planeta y el día y la noche alcanzan su máxima diferencia de duración. En la jornada en que se produce el solsticio de invierno, el Sol alcanza su máxima declinación Sur (-23º 27') y durante varios días su mayor altura al medio día no varía, de ahí que a esta circunstancia se le llame solsticio ("Sol quieto") de invierno.
En estas fechas también tiene lugar el momento en el que el Sol y la Tierra están más cercanos entre sí a lo largo del año, es decir, el perihelio. Esta cercanía al Sol es la causante de que la Tierra se mueva más rápido a lo largo de su órbita elíptica durante el invierno (segunda ley de Kepler), y por este motivo esta estación es la de menor duración de todo el año.
Se suele pensar que en el solsticio de invierno —el día más corto del año— es también en el que el Sol sale más tarde y se pone más pronto. Pero esto no es así, y la razón se debe a que la órbita de la Tierra alrededor del Sol es elíptica y el eje de la Tierra está inclinado en una dirección que nada tiene que ver con el eje de dicha elipse.
El solsticio de invierno, que marca el inicio oficial de la nueva estación, puede variar en cuatro fechas distintas del calendario (del 20 al 23 de junio) según los años. Las noches se irán acortando en un minuto diario de media hasta llegar al equinoccio de primavera, que este año se producirá el 22 de septiembre.