Der vulkanische Winter ist dem nuklearen Winter insofern sehr ähnlich, als der Winter durch Asche verursacht wird. Ein vulkanischer Winter ist eine Verringerung der globalen Temperaturen, die durch vulkanische Asche und Schwefelsäuretröpfchen verursacht wird, die die Sonne verdunkeln und die Albedo der Erde nach einem großen, besonders explosiven Vulkanausbruch erhöhen. Langfristige Abkühlungseffekte hängen in erster Linie von der Injektion von Sulfidverbindungen in Form von Aerosolen in die obere Atmosphäre (Stratosphäre) ab, der höchsten, am wenigsten aktiven Ebene der unteren Atmosphäre, in der es kaum Niederschläge gibt, so dass es lange dauert, bis die Aerosole aus der Region ausgewaschen sind.
Eine der Auswirkungen auf das Leben ist der Bevölkerungsengpass. Die Ursachen für diesen Effekt werden von einigen Forschern auf vulkanische Winter zurückgeführt. Dem Anthropologen Stanley Ambrose zufolge lassen solche Ereignisse die Populationen auf ein Niveau schrumpfen, „das niedrig genug ist, damit evolutionäre Veränderungen, die in kleinen Populationen viel schneller ablaufen, zu einer schnellen Differenzierung der Populationen führen können“. Der Toba-Flaschenhals führte bei vielen Arten zu einer massiven Verengung des Genpools, und es wird vermutet, dass Toba die Menschheit fast ausgerottet hat.
Die Auswirkungen von Vulkanausbrüchen auf die jüngsten Winter sind zwar bescheiden, aber in der Vergangenheit waren sie erheblich. Zum Beispiel behaupten einige Forscher des Korea National Disaster Management Institute, dass der Ausbruch des Baekdu-Vulkans zu einer natürlichen Abkühlung des Klimas durch die Vulkanasche führen würde. Der jüngste reale Fall, die Explosion des Mount Pinatubo, eines Stratovulkans auf den Philippinen, im Jahr 1991, führte zu einer Abkühlung der globalen Temperaturen für etwa 2-3 Jahre. Im Jahr 1883 verursachte die Explosion des Krakatoa einen vulkanischen Winter. In den vier Jahren nach der Explosion war es ungewöhnlich kalt, und im Winter 1887-1888 kam es zu heftigen Schneestürmen. Weltweit wurden Rekordschneefälle verzeichnet.