Jaderná zima, devastace životního prostředí, kterou by podle některých vědců pravděpodobně způsobily stovky jaderných výbuchů v jaderné válce. Škodlivé účinky světla, tepla, výbuchu a radiace způsobené jadernými výbuchy byly vědcům již dlouho známy, ale nepřímé účinky těchto výbuchů na životní prostředí zůstávaly po desetiletí do značné míry ignorovány. V 70. letech 20. století však několik studií předpokládalo, že ozonová vrstva ve stratosféře, která chrání živé organismy před většinou škodlivého ultrafialového záření Slunce, může být poškozena velkým množstvím oxidů dusíku vznikajících při jaderných explozích. Další studie předpokládaly, že velké množství prachu vyvrženého do atmosféry jadernými výbuchy může blokovat přístup slunečního světla k zemskému povrchu, což vede k dočasnému ochlazení vzduchu. Vědci pak začali brát v úvahu kouř produkovaný rozsáhlými lesy zapálenými jadernými ohnivými koulemi a v roce 1983 ambiciózní studie, známá jako studie TTAPS (z iniciál příjmení jejích autorů, R. P. Turco, O. B. Toon, T. P. Ackerman, J. B. Pollack a Carl Sagan), vzala v úvahu zásadní faktor kouře a sazí vznikajících při spalování ropných paliv a plastů ve městech postižených jadernou katastrofou. (Kouř z těchto materiálů pohlcuje sluneční světlo mnohem účinněji než kouř ze spalování dřeva). Studie TTAPS zavedla termín „jaderná zima“ a její zlověstné hypotézy o dopadech jaderné války na životní prostředí začaly intenzivně zkoumat jak americké, tak sovětské vědecké komunity.
Základní příčinou jaderné zimy, jak předpokládali vědci, by byly četné a obrovské ohnivé koule způsobené výbuchem jaderných hlavic. Tyto ohnivé koule by zažehly obrovské nekontrolované požáry (ohnivé bouře) nad všemi městy a lesy, které by byly v jejich dosahu. Z těchto požárů by se do vzduchu vznesly obrovské chuchvalce kouře, sazí a prachu, které by se vlivem vlastního zahřívání dostaly do velkých výšek, kde by se mohly vznášet celé týdny, než by klesly zpět nebo byly vyplaveny z atmosféry na zem. Několik set milionů tun tohoto kouře a sazí by bylo unášeno silnými západními až východními větry, až by vytvořily jednolitý pás částic obklopující severní polokouli od 30° do 60° zeměpisné šířky. Tyto husté černé mraky by mohly blokovat veškeré sluneční světlo kromě zlomku po dobu až několika týdnů. Povrchové teploty by v důsledku toho na několik týdnů klesly, možná až o 11° až 22° C (20° až 40° F). Podmínky polotmy, smrtících mrazů a teplot pod bodem mrazu by v kombinaci s vysokými dávkami záření z jaderného spadu přerušily fotosyntézu rostlin a mohly by tak zničit velkou část pozemské vegetace a živočichů. Extrémní chlad, vysoká úroveň radiace a rozsáhlé zničení průmyslové, zdravotnické a dopravní infrastruktury spolu se zásobami potravin a plodin by vyvolaly masivní úmrtí v důsledku hladu, ozáření a nemocí. Jaderná válka by tak mohla zredukovat lidskou populaci na Zemi na zlomek jejího dřívějšího počtu.
Řada vědců výsledky původních výpočtů zpochybnila, a přestože by taková jaderná válka měla nepochybně ničivé následky, míra poškození života na Zemi zůstává sporná.