因为“北海”指的是中国的北极，而北极回归线的交点在每年的春分和秋分时刻都会有一个瞬间，这时太阳的光线直射赤道，而从北极看赤道是向上凸起的半圆形，所以在这个时候北极会在赤道以下。
而春分时刻大约在3月20日左右，所以北海回南天是在清明前。
北海回南天是古代农业历法中的一个重要时间节点，因为这个时候开始进入春耕时期，人们需要在这个时候掌握农作物的种植、管理等知识，以及祭祀祖先等传统文化活动。
现代社会中，虽然对于春季农事的依赖大大减少，但北海回南天在现代最主要的意义是辅导考生备考高考、研究生入学考试等重要考试。