Nguyên nhân chủ yếu của các mùa là trục tự quay của Trái Đất hay hành tinh nói chung là không vuông góc (nghiêng) với mặt phẳng quỹ đạo của nó quanh Mặt Trời. Với trục Trái Đất, hiện nay (kỷ nguyên J2000) nó nghiêng một góc khoảng 23.439 độ. Vì thế, tại bất kỳ thời điểm nào trong năm, một phần của bề mặt hành tinh là xoay trực tiếp hơn về phía các tia nắng từ Mặt Trời (xem Hình. 1).

Sự xoay này sẽ lần lượt thay đổi khi Trái Đất hay hành tinh chuyển động trên quỹ đạo của nó xung quanh Mặt Trời. Tại thời điểm bất kỳ, không phụ thuộc vào mùa, các bán cầu bắc và nam sẽ luôn luôn có các mùa ngược nhau (xem Hình. 3). Các mùa ở các khu vực vùng cực và ôn đới của một bán cầu là ngược lại với các mùa ở bán cầu kia. Khi mùa hè đang diễn ra ở bắc bán cầu thì ở nam bán cầu là mùa đông và ngược lại, cũng như khi có mùa xuân ở bắc bán cầu thì đó lại là mùa thu ở nam bán cầu (và ngược lại).

Trên Trái Đất, ngoài việc mật độ tia tới cao hay thấp thì sự tán xạ ánh sáng trong khí quyển là lớn hơn khi nó chiếu tới với một góc nhỏ. (Xem thêm mùa đông Bắc cực và đêm trắng.) Sự dao động về thời tiết theo mùa còn phụ thuộc vào các yếu tố như sự gần với các đại dương hay các khu vực có chứa nhiều nước, các dòng hải lưu trong các đại dương này, các hiện tượng như El Niño/ENSO và các hiện tượng có chu kỳ khác nữa của đại dương, cũng như là hướng gió chủ đạo.