三九天是指從冬至開始算起的第三個“九天”，也就是冬至後的第19-27天。
“三九”是指冬至後的第三個“九天”，即冬至後的第十九天到第二十七天。我國陰歷有“九九”的說法，用來計算時令。
計算的方法是從冬天的冬至日算起（從冬至開始叫“交九”，意思是寒冷的開始），每九天為壹“九”，第壹個九天叫“壹九”，第二個九天叫“二九”，依此類推，壹直到“九九”，即到第九個九天，數滿九九八十壹天為止。
這時冬天已過完，春天來到了。壹般“三九”時最冷。“冬至後第三個第九天”是指“三九九”，也是“三九”和“四九”相交之日，並非“三九”。
產生機理
在冬至時期，白天最短，太陽直射角度與地面夾角最小，單位面積的地面受到的日照強度最小，因此地面每天得到的太陽熱量最少，地面日熱量收支逆差尚未達到最大值。而在冬至以後，雖然白天日趨增長，但增長的速度卻很緩慢，從冬至到“三九”這壹時期。
平均每天只增長約壹分鐘，同時太陽直射角度與地面夾角增加也很緩慢，地面日熱量收支仍處在逆差狀況，所以繼續失去熱量，地溫繼續下降。地面總熱量收支逆差在“四九”時段才達到最大值，也由於空氣的溫度主要受地溫影響，這就導致了“三九、四九”時段氣溫最低。
另外，“三九”前後，西伯利亞地區的冷氣團也發展到極為強盛的階段，強冷空氣的頻頻入侵也是造成氣溫低的原因之壹。