Desde un punto de vista astronómico, comienza con el solsticio de invierno, el día 22 de diciembre en el hemisferio norte y el 21 de junio en el hemisferio sur, y termina con el equinoccio de primavera, alrededor del 21 de marzo en el hemisferio norte y del 22 de septiembre en el hemisferio sur, variando las fechas levemente según el año. El hecho que la órbita de la Tierra sea elíptica, se traduce en una duración menor del invierno en el hemisferio norte y mayor respecto a este en el sur, ya que en julio se produce el afelio, durante el invierno austral, y en enero el perihelio durante el boreal. En resumen, el invierno dura aproximadamente cuatro días más en el hemisferio austral que en el boreal.
Desde una óptica meteorológica, en cambio, se suelen considerar invernales los meses enteros de diciembre, enero y febrero en el hemisferio norte y junio, julio y agosto en el hemisferio sur.