La sublimation est une transition de phase directe du solide au gaz qui se produit lorsque la pression de vapeur de la glace dépasse la pression partielle de vapeur de l'air environnant, même à des températures inférieures à 0 °C. Ce processus nécessite une quantité importante d'énergie — 2 830 kJ/kg, la somme des chaleurs latentes de fusion et de vaporisation — que la glace absorbe de son environnement, contribuant au refroidissement local.
Dans la nature, la sublimation est responsable de la disparition lente de la neige par temps sec et froid avec du soleil : les congères peuvent réduire leur volume sans qu'on observe de fusion ni d'eau liquide. En haute montagne, la sublimation peut éliminer jusqu'à 30-40 % de la neige accumulée dans des conditions de faible humidité, vent fort et ciels dégagés. Les glaciers tropicaux des Andes perdent de la masse principalement par sublimation, pas par fusion.
Le processus inverse — la déposition ou sublimation inverse — est tout aussi important en météorologie : la vapeur d'eau passe directement à la glace en formant des cristaux qui donnent naissance au givre, aux cirrus et autres phénomènes de cristaux de glace. La sublimation et la déposition sont des processus clés dans le mécanisme de Bergeron pour la formation de précipitations dans les nuages mixtes.