Teoria zimy nuklearnej – hipoteza ochłodzenia klimatu wywołanego przez prowadzoną na dużą skalę wojnę jądrową.
Według tej hipotezy zjawisko może wystąpić przy jednoczesnym wybuchu wielu bomb jądrowych. Uniesione przez wybuchy pyły (zwłaszcza sadze) przesłaniają Słońce. Obniżeniu ulega temperatura powierzchni Ziemi i atmosfery, ciemności uniemożliwiają fotosyntezę – giną rośliny, brakuje pożywienia, giną zwierzęta i ludzie. Skutkiem zimy nuklearnej może być zniszczenie życia na Ziemi. Arsenały państw dysponujących bronią atomową mają moc kilkadziesiąt razy większą od wymaganej do wywołania zimy nuklearnej.
Podobne efekty może wywołać uderzenie wielkiego meteorytu lub potężny wybuch wulkanu jako rok bez lata. To ostatnie zjawisko zaobserwowano, chociaż na mniejszą skalę, w 1816 roku. Uważa się, że zmiany klimatyczne spowodowane uderzeniem meteorytu są odpowiedzialne za niektóre masowe wymierania, szczególnie za wymieranie kredowe.