冬眠是一些不耐寒动物度过不利季节的一种习性。许多动物都会冬眠，尤其是两栖类和爬行类动物居多，某些哺乳动物也以冬眠的形式度过漫漫冬季。每年的霜降前后，气温逐渐降低，池塘里的蛙鸣消失了，刺猬、仓鼠等也进入洞穴开始了它们的长睡。进入冬眠的动物在体温、呼吸以及心率等方面都要发生改变，新陈代谢会降到最低。而且热血动物和冷血动物的冬眠还不同，在冬眠的时候，冷血动物体温的升降是种被动的形式，完全由外部的环境来决定。而热血动物则不同，它们是有目的地对体温加以控制，调节到冬眠时的最佳温度后才开始冬眠。当它们苏醒的时候，制造热量的器官会充分地调动起来，在几小时内把温度恢复到原来的水平。
研究人员经过研究发现，刺猬在冬眠的时候会把身体蜷缩起来，不吃不喝，呼吸变得极其微弱，心跳缓慢，每分钟只跳10～20次。一只清醒的刺猬放到水里几分钟就会被淹死，而冬眠的刺猬30分钟也淹不死。黄鼠在冬眠的130多天中总共放出的热量才29焦耳，而在冬眠过后的13天中却能放出2420焦耳的热量。
动物在冬眠的时候，白血球也会大大减少。通过对土拨鼠的实验发现，平时土拨鼠每毫升的血液中含有的白血球数是12180个，而冬眠时平均只有5950个。
科学家们对动物冬眠时制造热量、补偿体温消耗和保持恒温的复杂生理现象非常感兴趣，作了许多的研究，但迄今为止，有关动物冬眠诱因和生理机制还是众说纷纭，莫衷一是。
有的科学家认为，外界的刺激是导致动物冬眠的原因。外界的刺激主要有温度下降和食物不足两个方面。有人对蜜蜂做过这样的实验，当气温在7℃～9℃的时候，蜜蜂的翅膀和足就停止了活动，但轻轻的触动还是能微微抖动；当气温降到4℃～6℃的时候，就完全进入了麻痹的状态；如果再降低温度，蜜蜂就会进入更深的睡眠状态。由此可见，动物的冬眠和温度的关系密切。实验中还发现，笼养的小囊鼠在供食充足的情况下，冬季也不会进入冬眠状态。
但是有人提出，人工降温并不能保证所有的冬眠动物都能进入冬眠的状态；不少冬眠动物在进入冬季的时候，就会自动地停止进食或拒绝进食，并不是由于食物不足的原因，通过这种现象以此来反对上述的观点。
还有的科学家提出了生物钟学说，认为是生物的节律控制了每年冬眠动物的代谢变化。恒温动物的冬眠变温现象是进化生态的一种次生性的退化，是和动物迁徙和冬季储藏食物相似的一种生态的适应，是在进化中已固定下来的一种生物节律，但是这种学说缺少事实性的根据。
科学家们发现在冬眠动物的体内存在一种诱发冬眠的物质。在对黄鼠进行的实验中，科学家们在人工条件下冬眠的黄鼠身上抽取出血液，然后注射到生活在夏季的活蹦乱跳的黄鼠体内，这些黄鼠很快进入了冬眠状态。
目前在冬眠动物的血液中还有3种无法鉴定的物质。与正常的黄鼠相比，冬眠黄鼠的血液红细胞较结实，不容易分解，而且进入冬眠时间长的动物的血液比刚进入冬眠的动物的血液诱发冬眠的作用更强烈，所以科学家认为诱发动物冬眠的物质存在于血清中。
我们知道，通常不同动物之间会发生物质的排异反应，但令人奇怪的是，将正在冬眠的旱獭的血清注射到清醒的黄鼠体内，黄鼠不仅不会发生排异反应，反而会呼呼大睡。科学家们还发现，在冬眠动物的体内不仅存在诱发冬眠的物质，还存在和冬眠物质相对抗的另一种物质。这种物质可以维持动物的正常活动和清醒状态，它和冬眠物质相结合形成复合体，当冬眠物质超过抗冬眠物质的时候，动物才会冬眠。
由此看来，动物何时开始冬眠，不仅取决于诱发的物质，还取决于诱发物质和抗诱发物质的比例。科学家推断，冬眠动物可能全年都在“制造”诱发物质，而抗诱发物质是在进入冬眠之后才产生的。该物质产生之后就会不断地上升，直到春天开始的时候才会开始下降。当它在血清中的浓度高于诱发物质的浓度时，动物就会从冬眠的状态苏醒过来。但是，冬眠诱发物质和抗冬眠物质的性质到底如何，为什么会引起动物生理发生这么大的变化，科学家们还是不了解。
1983年，科学家从松鼠的脑中提取到了一种抗代谢的激素。把这种激素注射到没有冬眠习惯的小鼠体内，发现小鼠的代谢率会明显地降低，体温也会降低到10℃左右，看来激素可能也是诱发动物冬眠的一个因素。最近，又有科学家想从细胞膜的角度来探讨动物冬眠的机理。但是细胞膜的变化和神经传导是如何联系，对于动物的冬眠是否具有关键性的作用还有待于继续研究。