冷空气就是位于低温区的空气。它是从气温水平方向上的差别来定义的，而且多数在极地与西伯利亚大陆上形成，其范围纵横长达数千公里，厚度达几公里到几十公里。冷空气过境会带来雨、雪等，使温度陡然下降。每次冷空气入侵的强度不一样，有强有弱，降温幅度有多有少。冷空气像潮水一样涌动，受其影响范围广，可达到2千公里以上。由于移动的路径不同，受影响的区域也不同。
冷空气在气象学上，冷空气与暖空气交会时会产生带状的界面，称为锋面。锋面带，短的数百公里，长的有几千公里，由下而上逐渐随高度变宽，并呈现倾斜状态，冷空气位在下方，暖空气位於上方，结构正如图所绘的样子。锋面会随冷暖空气的移动而前进，而於移动情形的不同而分为冷锋、暖锋、滞留锋、囚锢锋四种，并造成四种不同类型的天气型态；在台湾最常见的是冷锋和滞留锋。当冷空气推锋面向暖空气方向移动时，称为冷锋，这种锋面过境，地面气温会降低变冷。冷锋移动有快慢之分，跑得慢的冷锋，暖空气上升较慢平稳，而出现层状云，降雨缓和；跑得快的冷锋，暖空气受冷空气猛烈冲击快速上升，造成浓厚的积雨云，这时地面就会下起雷电交加的大风雨。若冷空气的势力弱于暖空气，而锋面向冷空气方向运动，就形成暖锋，会使经过地区的气温增高。暖锋的锋面前方是一大片范围广阔的云雨区，连绵数百公里，造成持续不断的降雨，降雨型态是和冷锋不同的。冷锋或暖锋是在冷、暖空气某一方势力较强时发生的锋面。但假使冷、暖空气两方势均力敌，锋面便无法迅速移动，而徘徊、停留于原地，造成冷锋与暖锋同时出现的云雨天气。
寒潮是一种灾害性天气，发生的次数较多，活动范围广大。寒潮，顾名思义是寒冷的空气像潮水一样奔流过来的意思。但并不是说所有的冷空气侵袭过来都叫寒潮，一般是冷空气侵袭到某地以后，若能使那些地方的温度在一天（24小时）内降低10摄氏度以上，同时那一天的最低温度又在5摄氏度以下时，才把这股冷空气叫作寒潮。但因各地受地理环境和气候条件影响，寒潮标准也不相同。
冷空气北冰洋、严寒的西伯利亚是冷空气的发源地。冷空气最初都来自北冰洋地区，然后经过西伯利亚地区得到加强。因为这些地区的纬度高，冬季黑夜漫长，白昼很短，日照时间非常少。在极地，甚至会出现极夜，太阳从不露脸蛋。因此，大地从太阳那里得到的热量十分微弱；而夜间，地面却向太空辐射损失许多热量，近地层大气随着地面不断冷却，气温越来越低，冷空气堆积在一起将变得越来越多。这一团温度极低的冷空气堆在西北气流的引导下，将自北向南推进，影响蒙古国、中国的北方、中国东部或中国大部地区。
