Vinterhämplingen härstammar från den tibetanska faunatypen som finns i bergstrakterna i Centralasien. Den förekommer också i stora områden i Kaukasus och i bergsområdena och på högplatåerna i Turkiet. Från Centralasien har den spridit sig nordväst och som häckfågel förekommer den även på Irland, i norra Storbritannien och utefter Skandinaviens atlantkust. Den saknas dock helt som häckfågel i större delen av Europa och även i bergskedjorna i Alperna och Pyrenéerna.
Merparten av de centralasiatiska beståndet är stannfåglar men vissa populationer genomför kortare förflyttningar. De nordvästeuropeiska populationerna är mer flyttningsbenägna men kategoriseras ändå som partiella flyttfåglar och på vintern återfinns den bland annat i Sverige, Danmark, Tyskland och söderut till Ungern.
Vinterhämpling delas upp i två underartsgrupper som mer eller mindre är helt isolerade ifrån varandra: flavirostris som förekommer i nordvästra Palearktis och brevirostris som förekommer i östra Palearktis.
flavirostris
- C. f. flavirostris - häckar i Norge, norra Finland och på Kolahalvön.
- C. f. pipilans inkl. bensonorum - häckar i norra Storbritannien, på Irland, Shetlandsöarna, Hebriderna och Orkneyöarna.
brevirostris
- C. f. brevirostris - häckar i östra Turkiet, Kaukasus och nordvästra Iran.
- C. f. korejevi inkl. kirghizorum - häckar i området runt södra Uralbergen österut genom Kazakstan till Xinjiang i nordvästra Kina och söderut till norra Afghanistan.
- C. f. altaica - häckar i bergskedjan Tannu-Ola i södra Sibirien och nordvästra Mongoliet.
- C. f. montanella inkl. pamirensis - häckar i norra Kina och söderut till allra nordligaste Pakistan och Pamir.
- C. f. miniakensis - häckar i mellersta Kina.
- C. f. rufostrigata - häckar i Himalaya.
Vinterhämplingen är till storlek och form lik hämplingen, men fjäderdräkten saknar det röda på hjässan och bröstet. Ryggen är mörkt brunsvart och undersidan smutsvit. Den anlägger sin adulta fjäderdräkt vid tre års ålder och hanen har då en rosa övergump och rosa inslag på bröst och panna. Om vintern är näbben gul men blir gråbrun på sommarhalvåret. Medellängden är mellan 12,5 och 14 centimeter.
Den har ett lite metalliskt vresigt lockläte "tweeht" eller "dreeht".
De två underartsgrupperna förekommer i olika biotoper. Medan det centraleuropeiska beståndet återfinns i bergstrakter på hög höjd, häckar det nordvästeuropeiska beståndet istället på kustnära karga hedar. Den senare underartsgruppen ses om vintern ofta i större flockar när den födosöker på ruderatområden där det finns rikligt med vinterståndare.
Dess status i världen är god och populationen har inte visat någon nedåtgående trend som helhet och kategoriseras därför som livskraftig (LC) av IUCN. Vissa populationer är dock mer utsatta än andra.
Dess status som häckfågel i Sverige är osäker och bon eller ungar observeras inte varje år. Trots detta häckar den med största sannolikhet i Sverige och man räknar med att det finns en könsmogen population på omkring 180 individer. Detta gör att arten kategoriseras som starkt hotad (EN) enligt kriteriet D i 2010 års upplaga av naturvårdsverkets rödlista. Tidigare beaktades, utöver individantalet i Sverige, även det stora beståndet i Norge (>100 000 par) vilket gjorde att arten 2005 enbart kategoriserades som sårbar (VU).
Enligt Tyrberg har den fått sitt svenska trivialnamn av att den är en hämpling som dyker upp om vintern. Dess vetenskapliga namn flavirostris betyder gulnäbbad då den anlägger gul näbb om vintern. En mer deskriptiv beteckning beträffande artens levnadsomständigheter är "berghämpling" - så som den benämns på exempelvis danska, norska och tyska. Engelskans "twite" är ljudhärmande och förmodas syfta till dess lockläte.