الشتاء النووي مصطلح يشير إلى الآثار البيئية القاتلة على مستوى العالم، التي يمكن أن تحدث من جرّاء حرب نووية عظمى، حيث من المتوقع أن تتسبب مثل هذه الحرب، في شتاء نووي، وذلك بإحداث تغييرات بمستوى الكارثة في الغلاف الجوي للأرض وفي المناخ.

وقد يبدأ الشتاء النووي، من حرائق المدن التي تسبّبها الحرارة الفائقة الشدّة للانفجارات النووية. ويمكن أن تنتشر كميات كبيرة من دخان هذه الحرائق وتغطي نصف سطح الكرة الأرضية على الأقل. وقد يمنع الدخان معظم ضوء الشمس من الوصول إلى سطح الأرض. وتهبط درجة الحرارة بدرجة كبيرة، ويقل تساقط المطر. وقد تستمر هذه الظروف لعدة أشهر أو سنوات. ونتيجة لانخفاض ضوء الشمس، وقلة المطر، ودرجة الحرارة المتدنية، يمكن أن تتوقف الزراعة وينتج عن ذلك مجاعة عالمية كما يمكن أن يقلل الشتاء النووي طبقة الأوزون التي تحيط بالأرض، وتحمي الناس وأشكال الحياة الأخرى من أشعة الشمس فوق البنفسجية الخطرة.

يقدر العلماء أن الانفجارات النووية في حرب نووية كبيرة، يمكن أن تقتل خمسمائة مليون شخص. ومع ذلك، فإن أربعة بلايين شخص آخرين، يمكن أن يموتوا جوعًا في السنة التالية بسبب الشتاء النووي، وهكذا فإن الشتاء النووي قد يهدد كل دول العالم.