据介绍，一个地方气温的高低，与太阳光的直射、斜射有关。太阳斜射最厉害的一天是冬至，冬至前后虽然光线斜射最厉害，但地表层还有自夏季以来积蓄的热量作“后备军”。
小寒期间，需得到和放出的热量趋于相等，也就是地表层贮存热量最少，所以，小寒节气天气最冷。这类似于一天中最高温度不是出现在中午，而是在下午2时左右。小寒过后，温度逐渐增加，所以大寒的平均温度反而比小寒略高。
根据我国气象资料记载，冬九九是从冬至当天开始数，每九天为一个九，数完一九数二九，一直数到九九八十一天，这是自古用来反映冬季气温变化的一种民间节气。冬至一到，就进入常说的数九寒天，数完九九那时天气就暖和。
历史资料统计表明：不同地点、不同年份情况不尽相同，一般来说，北方大寒节气的平均最低气温要低于小寒节气的平均最低气温；南方则反之，气候专家认为，某个地方是大寒冷还是小寒冷，影响的因素很多，某个年份或某个地区，是小寒冷还是大寒冷要具体分析。还有，气候是变化的，近几十年的统计资料只能反映近一段时期的情况，而近一时期的气候情况与两千年前的气候情况也不一定相同。
勤劳智慧的中华民族，早在两千多年前，就定出了24节气中的小寒和大寒，两个节气虽然都很寒冷，但有了大小之分，目的是为了表明不一样的寒冷程度。那么，对于这个问题，就连气象专家也没有一个固定的答案，准确地说，应该是按照哲学的观点回答：具体问题具体分析，从气象资料来看，由于时间和地域的不同，结果也是不一样的。
气候专家还指出，有好多因素都会对气温产生影响，因此，小寒冷还是大寒冷的问题，并不能笼统地下结论。
大寒和小寒的区别
首先，最大的不同当然是含义。从字面上就能看出它们的区别，一"大"一"小"。因为时间分别在农历十二月的一前一后，所以都称为十二月节。月初寒小，月半寒大，故有小寒和大寒。对于大小寒的由来，古籍并没有过多的解释，除了最先出现的冬至节气有相关起源外，其他节气都统一记载了。
其次，气候的不用。虽说这两个节气的寒冷程度不分伯仲，但是，气候上还是有一定区别。小寒节气时，冷空气虽然频繁活动，但是这个时候达到寒潮级别的不多，所以这个时候的降雪量也不会很大，多以雨雪天气为主；到了大寒时节，冷空气力度开始加大，这个时候最容易出现寒潮，尤其大雪、暴雪天气经常出现。一般雪灾冻害经常在大寒时节出现。
再者，太阳所在黄经位置不同。这也就意味着白昼时长不同。小寒节气太阳在黄经285°，大寒节气太阳到黄经300°，这说明大寒的白天时间要比小寒节气白天时间长一些。而确实每年从冬至节气开始，我国的白天会越来越长。
最后，小寒和大寒是有相同之处的。那就是它们都处在一年中最寒冷时期。虽然大寒节气时已经是"四九"了，但是民间认为，"三九"和"四九"是一样冷的。