Das Wintergoldhähnchen ist eine der kleinsten Vogelarten Europas. Mit seinen etwa neun Zentimetern Körpergröße wiegt es nur zwischen vier und sieben Gramm. Es ist leicht mit dem Sommergoldhähnchen zu verwechseln, das aber anders als das Wintergoldhähnchen einen weißen Überaugenstreifen und leuchtend gelbgrüne Halsseiten besitzt. Die Reviere dieser beiden Vogelarten, die eine Vielzahl ähnlicher Verhaltensweisen haben, überlappen sich gelegentlich. Das Wintergoldhähnchen steht jedoch in keiner direkten Nahrungskonkurrenz mit dem Sommergoldhähnchen, da es sich mit seinem Nahrungsspektrum auf kleinste Beutetiere spezialisiert hat und anders als das Sommergoldhähnchen diese bevorzugt auf der Unterseite von Ästen sucht.
Wintergoldhähnchen brüten überwiegend in Nadelbäumen. Sie verwenden zum Bau ihrer Nester unter anderem Spinnstoffe aus den Eierkokons von Spinnen und den Gespinsten einiger Raupenarten und errichten dadurch ein besonders stabiles Hängenest. Es ist so gut isoliert, dass das Weibchen bei jeder Witterung bis zu 25 Minuten die zu bebrütenden Eier verlassen kann, ohne dass diese auskühlen.
Wintergoldhähnchen sind durchschnittlich etwa neun Zentimeter lang. Der Körper der Vögel wirkt stets rundlich aufgeplustert, da das Nackengefieder etwas verlängert ist und der Kopf dadurch nicht klar vom Körper abgehoben ist.
An der Körperoberseite ist das Gefieder fahl olivgrün bis gelbgrün, die Körperunterseite dagegen ist grauweiß bis graugrünlich. Die Schwungfedern sind im Vergleich zum übrigen Gefieder etwas bräunlicher. Die olivbraunen Arm- und Handdecken sind an der Spitze heller und bilden dadurch eine gelblichweiße Flügelbinde.
Beide Geschlechter haben einen auffällig, farbig abgesetzten Scheitelstreif, der an den Seiten durch kleine schwarze Federn begrenzt ist. Bei den Weibchen ist der Scheitelstreif rein gelb bis gelbgrün. Beim Männchen ist der Scheitelstreif dagegen im Zentrum orange und im Randbereich gelb. Die orangefarbenen Federchen der Mitte sind jedoch meist durch die gelben Randfedern bedeckt, so dass bei Freilandbeobachtungen die Geschlechter häufig nicht zu unterscheiden sind.
Das Gefieder des Gesichts ist hell und anders als beim Sommergoldhähnchen verläuft kein dunkler Strich über das Auge hinweg. Die Iris ist dunkel und durch das umgebende helle Federkleid klar abgehoben. Der Schnabel ist von dunkler Farbe, die Nasenlöcher sind durch zwei Borstenfedern verdeckt.
Einige Körperbaumerkmale weisen auf die hohe Anpassung an das Leben in Nadelwäldern hin. Ähnlich wie bei der gleichfalls in Nadelwaldbeständen vorkommenden Tannenmeise hat auch das Wintergoldhähnchen eine lange und stark gebogene Rückwärtskralle. An den Fußsohlen befinden sich stark ausgeprägte Zehenschwielen. Beim Sommergoldhähnchen sind diese dagegen schwächer ausgebildet.
Wintergoldhähnchen vermeiden in der Regel ein Überfliegen größerer deckungsfreier Strecken. Sind sie doch dazu gezwungen, erinnert ihr Flug an den wellenförmigen von Tannenmeisen. An ihrem Zielort landen sie an den Stellen, an denen die Zweige sehr eng beieinander stehen.
Der Gesang und die Rufe der Wintergoldhähnchen sind so hoch, dass sie von vielen Menschen gar nicht oder nur in unmittelbarer Nähe wahrgenommen werden können. Jungvögeln ist der Gesang nur teilweise angeboren; sie erlernen den vollständigen Gesang etwa ab dem 10. Lebenstag und haben ihn bis zum Ausfliegen aus dem Nest erlernt. Während der Reviergesang nur von Männchen vorgetragen wird, ist der Plaudergesang von beiden Geschlechtern zu hören. Es handelt sich um ein melodiöses, sehr hoch vorgetragenes leises „sisisis“. Er ist im Gegensatz zum Reviergesang vollständig angeboren.
Das Wintergoldhähnchen ist ein Brutvogel Europas, Vorderasiens, Südwestsibiriens sowie der Gebirge Mittel- und Zentralasiens und brütet auch in Japan. Seine Gesamtverbreitung ist mit der der Fichte weitgehend identisch. In diesem großen Verbreitungsgebiet weist diese Vogelart jedoch einige Verbreitungslücken auf. So fehlt es zum Beispiel in weiten Teilen Spaniens sowie in Osteuropa.
Wintergoldhähnchen sind Teilzieher. Lediglich die Brutpopulationen des hohen Nordens verlassen im Winter vollständig ihre Brutgebiete. Die Brutvögel Finnlands ziehen beispielsweise in südwestlicher Richtung nach Deutschland, Belgien, den Niederlanden, Großbritannien und Nordfrankreich. Vereinzelt erreichen sie auch den Süden Frankreichs, den Norden Spaniens und Italiens. Bislang konnten mehrfach Tageszugstrecken von 150 bis 240 Kilometern nachgewiesen werden. Die weitesten bisher bekannten Zugstrecken betrugen 2.100 Kilometer von St. Petersburg nach Kroatien und 2.475 Kilometer von Bornholm nach Algerien. Nichtziehende Populationen sind bisher nicht eindeutig nachgewiesen, vielmehr scheint es sich beim Wintergoldhähnchen um einen Zugopportunisten zu handeln, der je nach Ernährungslage und Wetterbedingungen eine latente Zugbereitschaft bis in den Dezember hinein zeigt.
Das Wintergoldhähnchen ist grundsätzlich ein Nadelwaldbewohner mit einer starken Bindung an Fichten und andere kurznadelige Baumarten. In den typischen mitteleuropäischen Verbreitungsgebieten kommen Wintergoldhähnchen bevorzugt an nicht zu dicht stehenden, buschigen Altfichten mit gut ausgebildeten Kammästen und/oder Flechtenbewuchs vor. In älteren Laubholzbeständen brütet das Wintergoldhähnchen nur, wenn sich darin Fichtengruppen von mindestens sechzehn bis zwanzig Bäumen finden. Es nimmt auch Fichtenmonokulturen an, sobald die Bäume eine bestimmte Mindesthöhe erreicht haben. Im Gebirge brütet es auch in reinen Zirbelkieferwäldern oder in Arven-Lärchenwald.
Abweichend davon halten sich die auf den Azoren lebenden Wintergoldhähnchen bevorzugt in der immergrünen Macchie und im Wacholdergebüsch auf. Die auf Teneriffa vorkommenden Vögel dieser Art nutzen Baumheide als Nistbäume. Außerhalb der Brutzeit sind Wintergoldhähnchen auch in für sie untypischen Lebensräumen zu beobachten. Sie halten sich dann auch in reinen Laubwäldern oder Schilfgebieten auf. In dieser Zeit sind sie gelegentlich auch in Stadtparks mit geringem Nadelholzbestand zu sehen.
Wintergoldhähnchen fressen ausschließlich kleine Gliederfüßer, die täglich aufgenommene Nahrungsmenge entspricht mindestens ihrem Körpergewicht. Bei Jungvögeln, Vögeln in der Mauser oder bei Weibchen während der Eiablage kann der Nahrungsbedarf auf das Doppelte ansteigen.
Die Bandbreite der gefressenen Spinnen- und Insektenarten ist sehr groß. Wintergoldhähnchen bevorzugen jedoch möglichst kleine und weichhäutige Arten. Dies gilt auch im Vergleich zum Sommergoldhähnchen. Bei Untersuchungen zur Nahrungswahl wählten Wintergoldhähnchen aus einem Spektrum unterschiedlich großer Spinnen grundsätzlich die kleinsten Spinnen aus. Sommergoldhähnchen dagegen bevorzugten in derselben Versuchsreihe immer die jeweils größte Spinne. Den größten Nahrungsanteil machen beim Wintergoldhähnchen Springschwänze aus. Diese kleinen, rindenbewohnenden Gliederfüßer sind auch im Winter verfügbar. Das weitere Nahrungsspektrum des Wintergoldhähnchens umfasst Spinnen, kleine Raupen, Blattläuse, Staubläuse, Blattflöhe, Mücken, Netzflügler und Insekten- sowie Spinnengelege. Es gibt allerdings eine Reihe von Insekten, die in Größe und Weichhäutigkeit in das Beuteschema passen, jedoch trotzdem nicht gefressen werden. Zu diesen Insekten zählen unter anderem die Schmetterlinge aus den Gruppen der Widderchen, Bläulinge und Weißlinge. Zwergspinnen aus der Familie Erigonidae werden von den Wintergoldhähnchen wieder hochgewürgt, wenn sie sie versehentlich verschlucken. Grundsätzlich werden weibliche Spinnen eher angenommen als männliche.
Frisch geschlüpfte Jungvögel erhalten als erste Nahrung Springschwänze, die dann durch kleine Raupen und Spinnen ergänzt werden. Mit zunehmendem Alter der Jungvögel werden die Beutetiere größer. Elternvögel verfüttern dabei durchaus auch Beutetiere, die sie selber entweder gar nicht oder nur bei großer Futterknappheit fressen würden. Ab dem 5. Lebenstag der Nestlinge verfüttern Goldhähnchen an ihren Nachwuchs auch winzige Gehäuseschnecken, die die Voraussetzung für die Knochenbildung sind. Ab dem 12. Lebenstag der Nestlinge geht die Menge an verfütterten Gehäuseschnecken deutlich zurück.
Beutetiere, die wegen Flügeln oder Beinen zu groß sind, um sofort heruntergeschluckt zu werden, werden von ihnen dagegen gegen eine harte Unterlage geschleudert, bis alle sperrigen Extremitäten entfernt sind.
90 % ihrer Tagesaktivitäten verbringen Wintergoldhähnchen mit der Nahrungssuche. Sie suchen dabei ihre Nahrung in der Regel entlang von Ästen und halten sich dabei häufiger als Sommergoldhähnchen an den Astunterseiten auf. Bevorzugte Nahrungssuchplätze sind Kammäste älterer Fichten. Auf dem Boden suchen Wintergoldhähnchen in der Regel nicht nach Nahrung, auch ihren Wasserbedarf decken sie normalerweise durch Regen- und Tautropfen von Zweigspitzen. Wintergoldhähnchen suchen jedoch auf der Nahrungssuche gelegentlich auch bodennahes Gestrüpp auf. Bei starkem Schneefall schlüpfen sie gelegentlich sogar unter die Schneedecke, um so an darunter liegende Fichtenzweige zu kommen. Dort finden sie noch ausreichend Springschwänze und andere Kleininsekten ihres Beutespektrums, um auch unter diesen Wetterbedingungen zu überleben. Charakteristisch für Wintergoldhähnchen ist während der Nahrungssuche ein Flügelzucken, bei dem in der Regel der der Bewegungsrichtung entgegengesetzt liegende Flügel seitlich nach oben rasch gestreckt wird. Erregte Vögel zucken auch mit beiden Flügeln.
Wintergoldhähnchen beschränken sich auf für sie sofort optisch erkennbare Beutetiere. Anders als etwa Meisen suchen sie nicht nach sich versteckt haltenden Beutetieren. Für einen Meter Astlänge wenden sie etwa 1 Minute auf. Ihre Fortbewegungsweise wechselt dabei sehr schnell und unmittelbar. Teils bewegen sich die Vögel flatternd und hüpfend den Ästen entlang; immer wieder untersuchen sie die Astunterseite, indem sie sich an ein senkrecht herabhängendes Ästchen klammern, oder sie klettern herabhängende Äste kopfabwärts hängend hinab. Gelegentlich gehen sie auch in einen Schwirrflug über, um beispielsweise von einem Ende eines Zweiges Insekten abzupicken. Sie sind auf diese Weise auch in der Lage, aus einem freihängenden Radnetz einer Spinne Insekten herauszupicken. Im kurzen Sturzflug erbeuten sie gelegentlich sich rasch abseilende Spinnen oder Fluginsekten. Letztere werden allerdings nicht über eine längere Strecke verfolgt. Oft lassen sich die Vögel bei der Nahrungssuche auch durch Menschen in nächster Nähe nicht stören.
Das Wintergoldhähnchen putzt während des Tages sein Gefieder mehrfach. Nur während der Mauser kann diese Putzphase bis zu 15 Minuten andauern. Typisch sind Pflegephasen von nur zwei bis drei Minuten. Im Winter dagegen beschränken sich die Putzsequenzen auf nur wenige Sekunden, sie werden dann jedoch mehrfach pro Stunde ausgeführt. Regen nutzen die Vögel, um zwischen den nassen Zweigen zu baden. Im Winter kann frisch gefallener Schnee auf den Zweigen für intensive Badephasen genutzt werden.
Der bevorzugte Schlafplatz von Wintergoldhähnchen sind dichte Fichtenäste. Sie suchen die Stellen auf der Oberseite eines Astes auf, der durch darüberhängende Äste besonders gut geschützt ist. Insbesondere im Winter versammeln sich an solchen Plätzen mehrere Wintergoldhähnchen, die gelegentlich sogar Körperkontakt zueinander halten.
Wintergoldhähnchen sind territoriale Vögel. Zum Verhaltensrepertoire beider Geschlechter gehört daher ein Imponierverhalten, das sowohl bei der Revierverteidigung als auch bei der Partnerwahl eine Rolle spielt.
Wintergoldhähnchen können 4 Jahre alt werden. Besonders gefährdet sind sie allerdings während des Spätherbstes und dem Winter. In dieser Zeit sterben viele Wintergoldhähnchen an Nahrungsmangel oder Kälte. Besonders kritisch ist für sie, wenn sich auf den Ästen eine Eisschicht bildet und sie damit keine Möglichkeit haben, wie gewohnt an den Ästen entlang vor allem nach Springschwänzen zu suchen. Wintergoldhähnchen sind mehrfach beobachtet worden, wie sie in Schneeverwehungen entlang von Fichten einschlüpfen. Sie suchen dann entlang der eingeschneiten Fichtenzweige nach Nahrung.
