北回归线的英文名起源于二千多年前，夏至日太阳直射到此处时，是处在黄道十二宫的巨蟹座位置，从此回归原处，故应称“回归线”而非“北回归线”。由于星体运动，而移动到了双子座的位置。
地球绕地轴自转的同时还绕太阳自西向东公转，地球公转的轨道是接近正圆的椭圆。这个椭圆所构成的平面叫轨道平面，亦称黄道平面。地球一面绕地轴自转，一面绕日公转，在这一过程中，地轴并不与公转的轨道平面（黄道平面）相垂直，而是倾斜的，其夹角约为 66°34′。
而地轴的倾斜方向在空间始终保持不变（平移），致使赤道平面与黄道平面不相重合（不平行），而呈倾斜状态，其夹角是 66°34′ 的余角，即 23°26′。这个夹角叫黄赤交角。与黄道平面在地球表面的大圆相切的纬线即为回归线，位于北半球的为北回归线，南半球的为南回归线。