L'inverno è molto freddo in gran parte dell'Ucraina: le temperature medie sono inferiori allo zero nelle zone interne e intorno allo zero sulla costa, mentre superano lo zero in Crimea. La neve ricopre Kiev per circa 80 giorni all'anno (erano un centinaio nel trentennio precedente, quando il clima era più freddo e la media di gennaio era di -5,5 °C).
I periodi più freddi sono quelli in cui staziona l'anticiclone russo-siberiano; in queste situazioni la temperatura può scendere fino a -20 °C o anche più in basso. I record del freddo sono di -30/-35 °C nelle zone interne e di -25/-28 °C sulla costa.
Durante i periodi più freddi il mare si può congelare, a volte nella baia di Odessa, più spesso nel Mar d'Azov, poco profondo e chiuso dalla Crimea, e solo durante gli inverni più freddi, come nel febbraio 2012, anche in Crimea.
Negli ultimi decenni, la temperatura media invernale è aumentata di alcuni gradi rispetto ai decenni precedenti, soprattutto nelle zone interne. Ciò non toglie che non siano ancora possibili dei periodi di grande freddo, solo che oggi sono più rari e meno duraturi che un tempo.