tähtitieteellisestä näkökulmasta päiväntasaukset ja päivänseisaukset olisivat vastaavien vuodenaikojen keskivaiheilla, mutta joskus tähtitieteellinen kesä määritellään alkavaksi päivänseisauksesta, suurimman insolaation ajasta, joka usein samastetaan kesä-tai joulukuun 21.päivään. Vaihteleva kausivaihtelu tarkoittaa sitä, että vuodenaikojen keskilämpötilojen perusteella muodostuva Ilmatieteen keskus tapahtuu useita viikkoja maksimaalisesta insolaatiohetkestä. Meteorologisen yleissopimuksen mukaan kesä käsittää pohjoisella pallonpuoliskolla kesä -, heinä-ja elokuun kuukaudet ja eteläisellä pallonpuoliskolla joulu -, tammi-ja helmikuun kuukaudet. Meteorologisten määritelmien mukaan Kaikki vuodenajat asetetaan mielivaltaisesti alkamaan kalenterikuukauden alussa ja päättymään kuukauden lopussa. Tämä kesän meteorologinen määritelmä vastaa myös yleisesti pidettyä käsitystä kesästä vuodenaikana, jolla on vuoden pisimmät (ja lämpimimmät) päivät, jolloin päivänvalo on vallitsevana. Vuodenaikojen meteorologista laskentaa käytetään Australiassa, Itävallassa, Tanskassa, Venäjällä ja Japanissa. Sitä käyttävät monet myös Isossa-Britanniassa ja Kanadassa. Irlannissa kesäkuukaudet ovat kansallisen Ilmatieteen laitoksen Met Éireannin mukaan kesä -, heinä-ja elokuu. Irlantilaisen kalenterin mukaan kesä alkaa kuitenkin 1.toukokuuta ja päättyy 1. elokuuta. Koulujen oppikirjat noudattavat Irlannissa 1. toukokuuta alkavan kesän kulttuurinormia eikä 1. kesäkuuta annettua meteorologista määritelmää.
juhannuksena aurinko voi näkyä jopa keskiyöllä pohjoisella pallonpuoliskolla. Kuva keskiyön auringosta Inarissa.
päivät pitenevät edelleen päiväntasauksesta päivänseisaukseen ja kesäpäivät lyhenevät asteittain päivänseisauksen jälkeen, joten meteorologinen kesä käsittää päivän kohoamisen pisimpään päivään ja sen jälkeen vähenemisen, ja kesällä on paljon enemmän päivänvalotunteja kuin keväällä. Pelkästään päivänvalon tuntien perusteella laskettuna kesäpäivänseisaus on vuodenaikojen keskipiste, ei alku. Juhannus ajoittuu vuoden lyhyimpään yöhön eli kesäpäivänseisaukseen tai läheiseen päivämäärään, joka vaihtelee perinteiden mukaan.
Jos on yleistä, että kausivaihtelu on vähintään puoli kautta, tähtitieteellisiin merkkeihin perustuvaa laskentaa siirretään puoli kautta. Tällä menetelmällä Pohjois-Amerikassa kesä on ajanjakso kesäpäivänseisauksesta (yleensä 20.tai 21. kesäkuuta pohjoisella pallonpuoliskolla) syyspäiväntasaukseen.
Kulttuurifestivaalien mukaan kesäkauden katsotaan Yhdysvalloissa perinteisesti alkavan Memorial Day-viikonloppuna (toukokuun viimeinen viikonloppu) ja päättyvän Labor Day-päivään (syyskuun ensimmäinen maanantai), mikä vastaa paremmin meteorologista määritelmää niille maan osille, joilla on neljän vuodenajan sää. Samanlainen Kanadalainen perinne alkaa kesällä Victorian päivänä viikkoa ennen (vaikka kesäolosuhteet vaihtelevat suuresti Kanadan laajalla alueella) ja päättyy, kuten Yhdysvalloissa, vapunpäivänä.
etelä-ja Kaakkois-Aasiassa, jossa monsuuni esiintyy, kesän määritellään yleisemmin kestävän maalis -, huhti -, touko-ja kesäkuusta, joka on vuoden lämpimin aika ja päättyy monsuunisateiden alkamiseen.
koska lämpötilaviiva on lyhyempi valtamerien lauhkealla eteläisellä pallonpuoliskolla, useimmat tämän alueen maat käyttävät meteorologista määritelmää, jossa kesä alkaa 1.joulukuuta ja päättyy helmikuun viimeisenä päivänä.