大同属于典型的温带大陆性气候，冬季寒冷而漫长，最冷的月份通常出现在1月和2月。其中1月平均气温为-13.8℃，最低气温甚至可以达到-36℃。此时天气干燥，多风，极易出现寒潮和雪灾，给交通出行带来极大不便。因此，游客若在冬季前往大同，一定要做好防寒保暖的准备，尤其是在室外活动时要注意防寒措施，以免被寒风侵袭而引起感冒或其他健康问题。
大同历史上最冷的温度是零下39.6摄氏度，发生在1963年1月12日。当天，受到极地冷空气的影响，大同市气温急剧下降，达到了历史上的最低值。这一极端的寒冷天气给城市带来了严重的影响，道路结冰，市民生活受到极大的影响，严重影响了正常的社会秩序。这次极端寒冷事件也成为了大同市近百年来的最冷记录，也提醒着人们要时刻关注天气变化，做好防寒保暖等措施，以应对极端天气带来的影响。