Jedrska zima je teoretični koncept, ki so ga predstavili nekateri člani znanstvene skupnosti. Nastal je leta 1982 z Johnom Birksom in Paulom Crutzenom. Na kratko povedano, detonacija velikega števila jedrskega orožja bi lahko sprožila dramatično spremembo globalnega podnebja, kar bi povzročilo izjemen mraz in lahko povzročilo resne težave za žive organizme, ki Zemlji imenujejo dom. Izvedene so bile številne študije o možnosti jedrske zime in težko je dokazati, da bi se to zgodilo v primeru jedrske vojne, vendar je to eden od mnogih argumentov, ki se uporabljajo proti jedrskim napadom na druge narode.
Po teorijah bi jedrsko zimo povzročil ogromen oblak prahu, dima in trdnih delcev, ki bi bil posledica obsežnih eksplozij nad mesti po vsem svetu. Ko so mesta in okoliška območja gorela, so lahko v ozračje vbrizgali ogromne količine materiala, ki je počasi blokiral sončno svetlobo. Ker sončna svetloba ne bi mogla doseči Zemlje, bi se globalne temperature dramatično znižale, naša sposobnost proizvodnje hrane pa bi se močno zmanjšala.
Znanstveniki so tudi predlagali, da bi obsežna detonacija jedrskega orožja lahko poškodovala ozonski plašč. Ker lahko škodljivo UV sevanje prodre v plasti trdnih delcev, bi bili ljudje kljub temu, da bi bilo temno in hladno, še vedno izpostavljeni UV žarkom. Ljudje bi bili ogroženi zaradi padavin. To bi lahko skupaj z nizko proizvodnjo hrane ogrozilo številne organizme na Zemlji, od ljudi do ptic.
Večina študij o jedrski zimi poudarja, da bi bilo treba eksplodirati ogromno število jedrskega orožja, da bi sprožili podnebne spremembe takšnega obsega; nekaj podobnega polovici znanih jedrskih naprav na Zemlji. Predlagano je bilo tudi, da bi morale biti detonacije precej blizu skupaj, kar ustvarja stalen tok materiala, ki bi se dvignil v ozračje. Jedrska zima bo verjetno tudi bolj verjetno vplivala na severno poloblo, saj se tam nahaja večina potencialnih jedrskih ciljev.
Kritiki teorije jedrske zime so predlagali, da čeprav bi lahko videli nekaj podnebnih sprememb, ne bi bile tako dramatične, kot predlaga teorija jedrske zime. Ti kritiki namigujejo, da bi trdne delce iz ozračja odstranila dež in veter. Vendar pa so zagovorniki teorije poudarili, da so množični vulkanski izbruhi zgodovinsko povzročili podnebne spremembe, saj so v ozračje izstrelili tokove dima in pepela, ter da so teoriji verodostojni tudi vrhunec naftnih požarov v Kuvajtu med prvo zalivsko vojno. .