Tento jav je spôsobený sklonom zemskej osi a obehom Zeme okolo Slnka. V čase jesennej rovnodennosti sa na severnej pologuli začína jeseň, na južnej pologuli jar. V deň jesennej i jarnej rovnodennosti je na hociktorom mieste na zemeguli deň rovnako dlhý ako noc. Odlišná je situácia na zemských póloch. Jesennou rovnodennosťou na severnom póle - v Arktíde - začína polročná polárna noc. Slnko zapadne a vyjde až po dni jarnej rovnodennosti. Opačná situácia vznikne na južnom póle - v Antarktíde. Tam sa začína polárny deň, ktorý bude trvať tiež pol roka.
Okamih rovnodennosti nenastáva každý rok v rovnakom čase. Príčinou toho je rozdielna dĺžka astronomického a občianskeho roka a vkladanie prestupného dňa - 29. februára - každý štvrtý rok. Začiatok tzv. astronomickej jesene nastáva v rozmedzí od 21. do 24. septembra.