Δύο φορές το χρόνο, ο Ήλιος φτάνει στο υψηλότερο ή στο χαμηλότερο σημείο του στον ουρανό. Αυτές οι στιγμές ονομάζονται τα ηλιοστάσια. Η λέξη προέρχεται από τη λατινική λέξη solstitium, που σημαίνει ότι ο ήλιος στέκεται ακίνητος. Γύρω στις 21 Ιουνίου, ο Ήλιος βρίσκεται στο βορειότερο σημείο του, σηματοδοτώντας το θερινό ηλιοστάσιο στο βόρειο ημισφαίριο και το χειμερινό ηλιοστάσιο στο νότιο. Γύρω στις 21 Δεκεμβρίου, συμβαίνει το αντίστροφο.

Τα ηλιοστάσια συμβαίνουν επειδή ο άξονας της Γης έχει κλίση περίπου 23,5 μοίρες. Καθώς η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο, η κλίση δείχνει διαφορετικά ημισφαίρια προς ή μακριά από τον Ήλιο σε διαφορετικές χρονικές στιγμές του έτους. Κατά το ηλιοστάσιο, η κλίση είναι στο μέγιστο. Το ημισφαίριο που έχει κλίση προς τον Ήλιο δέχεται το πιο άμεσο ηλιακό φως και τη μεγαλύτερη διάρκεια ημέρας. Το άλλο ημισφαίριο δέχεται το λιγότερο.

Τα ηλιοστάσια γιορτάζονται εδώ και χιλιετίες. Το Στόουνχεντζ ευθυγραμμίζεται με την ανατολή του ηλίου κατά το θερινό ηλιοστάσιο. Οι Ίνκας έχτισαν ναούς για να παρακολουθούν το χειμερινό ηλιοστάσιο. Πολλοί πολιτισμοί σηματοδοτούν την ημέρα με φεστιβάλ, φωτιές και τελετουργίες. Το αστρονομικό γεγονός είναι το ίδιο, αλλά η σημασία του ποικίλλει.

Το ηλιοστάσιο δεν είναι η πιο ζεστή ημέρα του χρόνου, ακόμη και στο ημισφαίριο που έχει κλίση προς τον Ήλιο. Οι ωκεανοί και η ατμόσφαιρα χρειάζονται χρόνο για να ζεσταθούν, επομένως οι θερμότερες ημέρες συνήθως έρχονται έναν ή δύο μήνες αργότερα. Η καθυστέρηση είναι ο λόγος που οι εποχές μοιάζουν να έχουν καθυστέρηση.