Einige Tiere halten Winterschlaf, weil das Nahrungsangebot in den Wintermonaten knapp wird. Indem sie sich in einen langen Tiefschlaf begeben, umgehen sie diese Periode vollständig und wachen auf, wenn es wieder mehr Nahrung gibt.
Bären werden am häufigsten mit dem Winterschlaf in Verbindung gebracht (obwohl sie nicht als echte Winterschläfer gelten, da ihre Körpertemperatur nicht signifikant sinkt), aber eine Vielzahl von Tieren nutzt diese evolutionäre Anpassung, darunter die Springmaus, die kleine braune Fledermaus, das Streifenhörnchen, das Murmeltier und bestimmte Arten von Erdhörnchen. Mindestens ein Vogel ist als Winterschläfer bekannt – der im westlichen Nordamerika lebende Armleuchter.
Es wird vermutet, dass eine Verbindung im Blut von Winterschläfern, bekannt als HIT (Hibernation Induction Trigger), die Tiere wissen lässt, wann es Zeit ist, sich auf den Winterschlaf vorzubereiten. Kürzere Tage, abnehmende Nahrungsvorräte und kältere Temperaturen scheinen HIT zu beeinflussen, obwohl der genaue Mechanismus ein Rätsel bleibt.
Winterschläfer neigen dazu, im Herbst in Erwartung ihres Winterschlafs viel zusätzliche Nahrung zu sich zu nehmen und beträchtliche Vorräte an weißem und braunem Körperfett anzulegen, um sie zu überbrücken. Braunes Fett liefert zusätzliche Körperwärme sowie die benötigte Energie, wenn das Tier erwacht. Einige Tiere lagern auch Nahrung in ihren Höhlen, um sie während der kurzen Wachphasen zu verzehren.
Der Winterschlaf ist nicht mit einem normalen Nachtschlaf zu vergleichen. Tatsächlich treten während des Winterschlafs erhebliche körperliche Veränderungen im Körper auf. Die Körpertemperatur des Tieres sinkt ab, Atmung und Herzfrequenz verlangsamen sich dramatisch. Der Effekt kann so extrem sein, dass ein überwinterndes Tier tot erscheinen kann.
Viele Faktoren können den Winterschlaf beeinflussen. In Regionen, in denen der Winter relativ mild ist, können die Tiere nur kurze Zeit oder gar nicht überwintern. Während langer Winterschlafperioden wachen viele Tiere kurz auf, um auf die Toilette zu gehen und einen Snack zu essen, bevor sie wieder einschlafen. Bestimmte Bärenarten sind einzigartig, da sie während ihres Winterschlafs, der mehrere Monate dauern kann, nicht aufwachen, essen, trinken oder auf die Toilette gehen.