To ηλιοστάσιο συμβαίνει όταν το ζενίθ του ήλιου είναι στο πιο απομακρυσμένο σημείο του από τον ισημερινό. Κατά τη διάρκεια του θερινού ηλιοστάσιου ο ήλιος φτάνει στο βορειότερο σημείο του, και ο Βόρειος Πόλος της Γης κλίνει προς την κατεύθυνση του ήλιου, με περίπου 23,5ο. Είναι επίσης γνωστό και ως το βόρειο ηλιοστάσιο, διότι συμβαίνει όταν ο ήλιος είναι ακριβώς πάνω από τον Τροπικό του Καρκίνου στο βόρειο ημισφαίριο. Αν η περιστροφή της Γης γινόταν με ορθές γωνίες ως προς το επίπεδο της τροχιάς της γύρω από τον ήλιο, δεν θα υπήρχαν ηλιοστάσια, ούτε εποχές.
Στο θερινό ηλιοστάσιο η ημέρα έχει τις περισσότερες ώρες για όσους ζουν βόρεια του ισημερινού. Εκείνοι που ζουν ή ταξιδεύουν προς τα βόρεια του Αρκτικού Κύκλου είναι σε θέση να δουν τον «ήλιο του μεσονυκτίου», όπου ο ήλιος παραμένει ορατός όλη τη νύχτα, ενώ εκείνοι που ζουν ή ταξιδεύουν νότια τού Ανταρκτικού κύκλου, δεν θα δουν καθόλου τον ήλιο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου του έτους. Για όσους ζουν κοντά στον ισημερινό, ο ήλιος δεν θα μετακινηθεί πάνω και κάτω στον ουρανό, σε σύγκριση με τις άλλες γεωγραφικές περιοχές μακριά από τον ισημερινό, κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου του έτους.
Το θερινό ηλιοστάσιο σηματοδοτεί την πρώτη ημέρα του καλοκαιριού στο βόρειο ημισφαίριο. Την ημέρα αυτή, ο ήλιος δεν ανατέλλει ακριβώς στα ανατολικά, αλλά ανατέλλει βορειότερα της ανατολής, ενώ δύει βορειότερα της δύσης, με αποτέλεσμα να βρίσκεται στον ουρανό για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.
Στο νότιο ημισφαίριο, κατά το ηλιοστάσιο του Ιουνίου έχουν μικρότερη ημέρα του έτους: ο ήλιος φτάνει στο πιο απομακρυσμένο σημείο του από τον ισημερινό και σηματοδοτεί την πρώτη ημέρα του χειμώνα.
