三九天，是指从逢壬日算起的第3个寒天，其是一年中最寒冷的一段时间。具体计算方法是，以冬至逢壬日为起点，每“九天”算一“九”，第一个九天叫做""，第二个九天叫"二九"，依此类推，一年中最冷的时段便在"、四九天"。一直数到“九九”八十一天，“九尽桃花开”，此时寒气已尽，天气就暖和了。冬至交节时间在每年公历12月21－23日，以冬至逢壬日为起点数到“”八十一天，即是在公历3月下旬（春分前后）便“九尽桃花开”、“春深日暖”。由于中国幅员辽阔，各地的气候相差悬殊，并非全国各地都如此，与数九“九九八十一天，九尽桃花开、春深日暖”相对应的只有我国部分地区。
民谚云“三庚入伏，冬至逢壬数九。”数九方法自古在我国民间口口相传，有历史、乏记载，至于起源何时，没有确切的资料。为什么要数“九”呢？为什么不数二、三、四、五、六、七、八呢？这与中国传统哲学中的阴阳的消长，阳长阴消就象征暖来寒去。九，为“至阳”之数，也称老阳，九又是至大之数，“至阳之数”的积累意味着阴气的日益消减，累至九次已到了头，意味着寒去暖来，“春已深矣”了。
现象描述
所谓“热在三伏，冷在三九”，一年中当最寒冷的时段是"三九天"到“天”这时传。数九寒天，就是从冬至逢壬日（干支纪日）算起，每九天算一“九”，一直数到“九九”八十一天，“九尽桃花开”，此时寒气已尽，天气就暖和了。又有“九九又一九，耕牛遍地走”之说，“九九”之后“春深日暖”，春耕时节到了。由于我国幅员辽阔，各地的气候相差悬殊，并非全国各地都如此。冬至交节时间在每年公历12月21－23日，按冬至逢壬日为起点推“九九”八十一天，即是在公历3月下旬（前后）便“九尽桃花开”、“春深日暖”，与之相对应的只是我国南方部分地区，春分前后我国很多地方仍阴寒未尽。
数九寒天方法历史悠久，在我国民间口口相传，有历史、乏记载，至于起源何时，没有确切的资料。不过，至少在南北朝时已经流行，梁代宗懔《荆楚岁时记》中就写道“俗用冬至日数及九九八十一日，为寒尽。”在中国传统哲学中的阴阳的消长，阳长阴消就象征暖来寒去。在传统文化中，九为极数，乃最大、最多、最长久的概念。九个九即八十一更是“最大不过”之数。九，为“至阳”之数，也称老阳，九又是至大之数，“至阳之数”的积累意味着阴气的日益消减，累至九次已到了头，意味着寒去暖来，“春已深矣”了。
产生机理
冬季最寒冷的一段时间一般是出现在冬至之后。后，表示进入了冬季，并不是进入冬季就意味着开始寒冷，时地表在下半年贮存的热量还有一定的能量，所以还不很冷。在民间有“十月小阳春”一说，“十月小阳春”即是指在孟冬期间出现的风和日丽、温暖舒适“小阳春”天气，所以，实际上初冬（孟冬）这时期一般不会很冷，但随着时间推移，冷空气频繁南下，气温逐渐下降。在冬天季节，所谓“冷在三九与四九”，冬至之前通常不会很冷，真正寒冷是在冬至之后，尤其是“三九天、“四九天”。
在冬至时期，白天最短，太阳直射角度与地面夹角最小，单位面积的地面受到的日照强度最小，地面每天得到的太阳热量最少，地面日热量收支逆差尚未达到最大值。而冬至以后，虽然白天日趋增长，但增长的速度却很缓慢，从冬至到“三九”这一时期，平均每天只增长约一分钟，，太阳直射角度与地面夹角增加也很缓慢。地面日热量收支仍处在逆差状况，所以继续失去热量，地温继续下降。地面总热量收支逆差在“三九、四九”时段才达到最大值。由于空气的温度主要受地温影响，这就导致了“三九、四九”时段气温最低。，“三九”前后，西伯利亚地区的冷气团也发展到极为强盛的阶段，强冷空气的频频入侵也是造成气温低的原因之一。
地球白天吸收太阳辐射来的热，到夜里就把它散发出去了。夏天，白天吸收的热多，晚上散发的热少，这样，每天都能积一些热。冬天，白天吸收的热少，晚上散发的热多，每天不但不能积存，还要把夏天积存下来的热用掉一些。冬至这天，白天吸收的热量少，可是地球上还有一些储存的热。过了冬至，储存的热越来越少，到“三九、四九”，地球热的储存是一年最少的时候，所以也就最冷。