某些动物在冬季时生命活动处于极度降低的状态，是动物对冬季外界不良环境条件（如食物缺少、寒冷）的一种适应。蝙蝠、刺猬、极地松鼠等都有冬眠习惯。
冬眠，是一些异温动物（一些冬眠哺乳类与鸟类）和变温动物在寒冷冬季时其体温可降低到接近环境温度（几乎到0℃）,全身呈麻痹状态，在环境温度进一步降低或升高到一定程度，或其他刺激下，其体温可迅速恢复到正常水平。
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冬眠时，动物的神经已经进入麻痹状态。有人曾用蜜蜂进行试验，当气温在7～9℃时，蜜蜂翅和足就停止了活动，但轻轻触动它时，它的翅和足还能微微抖动。
当气温下降到4～6℃时，再触动它却没有丝毫反应，显然它已进入了深沉的麻痹状态；当气温下降到0．5℃时，它则进入更深沉的睡眠状态。由此可见，冬眠时神经的麻痹深度是与温度有密切关系。
另外，冬眠时，动物体温显著下降。据研究，黄鼠在130个昼夜的冬眠时间中，共放出70卡热量，但冬眠过后的13．7个昼夜中，就能放出579卡热量。
一般来说，动物在冬眠过程中，每昼夜只能放出0．5卡热量，但在它苏醒后，兴奋的时候，每昼夜则能放出42卡热量。由此可见，冬眠动物体温下降时，机体内的新陈代谢作用变得非常缓慢，所以仅仅能维持它的生命。
动物皮下脂肪，一方面可以保持体温，更重要的是供给冬眠时体内的消耗。一般动物在冬眠前的体重，都比平时增加1～2倍，冬眠之后，体重就逐渐减轻。如冬眠163天的土拨鼠体重减轻35%；冬眠162天的蝙蝠体重可以减少33．5%。
哺乳动物中的单孔目、有袋目、食虫目、翼手目、啮齿目及灵长目中的个别种类，鸟类中的褐雨燕及蜂鸟等都有冬眠行为，称之为冬眠型动物，即异温动物。这类动物体型较小而代谢率较高,比大型的恒温动物,相对地要消耗更多的能量才能维持恒定体温。
熊及臭鼬等动物在冬季呈麻痹状态，但体温不降低或降低少许，且易觉醒，有半冬眠动物之称。变温动物到冬季亦呈麻痹状态，但它们的体温是随环境温度被动地变化，在温度降低到可耐受温度以下时，不会被激醒，而是被冻死。这种行为与恒温动物的冬眠完全不同，称之为蛰眠。
冬眠型动物的年度周期可分为非冬眠季节（生殖季节）与冬眠季节。北京地区的刺猬约于3月底出眠,并立即进行生殖活动，完成生殖后便转入肥育期，一直到10月初，是非冬眠季节；10月-3月是冬眠季节。此时,动物蜷缩不动，不吃不喝，代谢率降低到最低水平。
在这两个季节里，动物的生理状态迥然不同,但又互相依存。非冬眠季节后期的肥育为冬眠储存能量，在冬眠季节后期，性腺开始发育，动物出眠后便可立即进行生殖活动。冬眠型动物在非冬眠季节中，其体温是恒定的，而在冬眠季节体温是可变的。
故特称为异温动物。在非冬眠季节里其体温也有2～5℃的波动，而与其亲缘相近的非冬眠型动物的体温波动仅0.5℃左右。此外,冬眠型动物对低温的耐受能力也显然地大。
人的致死低体温是29～26℃，大鼠是15～13℃,而冬眠型动物则可耐受接近0℃的低体温，甚至超冷状态，如蝙蝠超冷到-9℃仍可复苏，自动产热使体温上升到正常。这是异温动物区别于恒温动物或变温动物的重要特征。
在秋季冬眠动物机会寻找冬眠的地方:中空的树干和地穴等，并在里面铺上草、秸秆、叶子和毛等作垫。在这么一个布置好的栖身之处它们会成群的蜷缩着身子，耷拉着眼皮，以这种低耗能的形式-Torpor（拉丁语：迟钝），度过冬天。
它们的体温会降至1到9℃。所有身体机能会大幅下降。呼吸很弱，心跳变慢，对外界刺激的敏感性下降。如果用红外线摄影机拍摄冬眠的蝙蝠，会看到蝙蝠的身体呈暗蓝色。例如土拨鼠在冬眠状态下，体温会从39降至7℃。心跳从原来的每分钟100下跌至2到3下。
呼吸频率可以延至一小时一次。肠和肝的代谢产物会收集在肠的下部，并且在苏醒的时候被排出。动物在冬眠时会停止进食，或者是在短暂的苏醒状态中进行摄食。冬眠动物靠的是它们自身的脂肪度日，特别是肩胛骨间棕色脂肪组织(IBAT)。
这种组织位于肩膀和颈部，是非常重要的能量来源，特别是在外界温度升高动物从冬眠状态中苏醒过来的时候，这个过程长达数小时。苏醒过程的后半段，动物通过身体颤抖，（屈肌和伸肌同时收缩，一种高放能动作）可将体温提升到正常水平。温度越高，动物呼吸得越快。
