Den vulkaniska vintern är ganska lik den nukleära vintern på det sätt att vintern orsakas av aska. En vulkanisk vinter innebär en sänkning av de globala temperaturerna som orsakas av att vulkanisk aska och droppar av svavelsyra skymmer solen och höjer jordens albedo efter ett stort särskilt explosivt vulkanutbrott. Långsiktiga kylningseffekter är främst beroende av injektion av sulfidföreningar i aerosolform i den övre atmosfären (stratosfären), som är den högsta och minst aktiva nivån i den nedre atmosfären, där det inte förekommer mycket nederbörd, vilket innebär att det tar lång tid innan aerosolerna sköljs ut ur området.
En av effekterna på livet är befolkningsflaskhals. Orsakerna till denna effekt tillskrivs vulkaniska vintrar av vissa forskare. Enligt antropologen Stanley Ambrose minskar sådana händelser populationerna till ”nivåer som är tillräckligt låga för att evolutionära förändringar, som sker mycket snabbare i små populationer, ska kunna ge upphov till snabb populationsdifferentiering”. Med Toba-flaskhalsen uppvisar många arter massiva effekter av att genpoolen minskar, och man tror att Toba nästan utrotade mänskligheten.
Vulkanutbrottens effekter på de senaste vintrarna är av blygsam omfattning, men historiskt sett har de varit betydande. Vissa forskare vid Korea National Disaster Management Institute hävdar till exempel att om vulkanen Mt. Baekdu gör ett utbrott kommer det att uppstå en naturlig klimatavkylningseffekt på grund av vulkanaskan. Det senaste verkliga fallet, 1991 års explosion av Mount Pinatubo, en stratovulkan i Filippinerna, ledde till att den globala temperaturen svalnade i 2-3 år. År 1883 skapade explosionen av Krakatoa vulkaniska vinterliknande förhållanden. De fyra åren efter explosionen var ovanligt kalla, och vintern 1887-1888 innehöll kraftiga snöstormar. Rekordstora snöfall registrerades över hela världen.