З астрономічної точки зору це означає, що вісь обертання Землі досягає найбільшого нахилу відносно Сонця. У цей період світила сходять пізніше, сідають раніше, а опівдні Сонце перебуває найнижче над горизонтом. Саме в день зимового сонцестояння полуденна тінь людини є найдовшою за весь рік.

Попри те, що 21 грудня є найкоротшим днем, він одночасно знаменує початок поступового збільшення тривалості світлового часу. Уже з 22 грудня день почне повільно подовжуватися і триватиме цей процес до літнього сонцестояння. Водночас у Південній півкулі в цей час настає літнє сонцестояння і день там є найдовшим.

Історично ще за Гая Юлія Цезаря було встановлено святкування найкоротшого дня на 25 грудня. Проте через невідповідність календарного року астрономічному з плином часу дата сонцестояння змістилася і нині припадає на 21–22 грудня.

Зимове сонцестояння традиційно вважають символічною межею між темною і світлою частиною року. Цього дня можна спостерігати особливо чисте зимове небо та відчути початок нового світлового циклу, що поступово веде до весни.