Przesilenie letnie jest najdłuższym dniem w roku, ponieważ pochylenie Ziemi jest największe w stosunku do Słońca w tym dniu. Oś Ziemi jest przechylona o 23.5 stopnia od pionu w ślad za jej orbitą ścieżka. Oznacza to, że przez pół roku półkulę północną przechyla się bliżej Słońca, co daje połowie planety więcej światła dziennego na obrót.
Kiedy jedna część Ziemi jest przechylona w kierunku Słońca, otrzymuje więcej bezpośredniego światła słonecznego na dłużej każdego dnia. Zwiększa to ilość ciepła przekazywanego na Ziemię i zwiększa ilość czasu każdego dnia, gdy dany punkt na tej półkuli spędza w słońcu. Efekt jest tym większy, im dalej od obserwatora jest równik. W pobliżu bieguna północnego planety nachylenie jest tak wyraźne, że Słońce może wcale nie wystartować w ciągu dni w okresie letniego przesilenia.
Ponieważ jedna półkula jest przechylona w kierunku Słońca, podczas gdy druga jest odchylona, półkula południowa doświadcza tego samego zjawiska sześć miesięcy później. 21 czerwca to najkrótszy dzień w roku dla krajów takich jak Australia i Nowa Zelandia, których letnie przesilenie następuje 21 grudnia.
