Un assez grand nombre d'animaux passent plusieurs mois de l'année dans un sommeil léthargique, que l'on nomme hibernation, sommeil d'hiver ou hibernal. On peut citer parmi les mammifères hibernants : la plupart des chauves-souris, les hérissons, les tenrecs, les blaireaux, les ours (dans une certaine mesure); beaucoup de rongeurs, tels que loirs, lérots, rats, écureuils, marmottes, hamsters, etc. 

Ce sommeil prolongé n'a pas, malgré son nom, toujours lieu l'hiver; ainsi les tenrecs, sortes de hérissons propres à l'île de Madagascar, passent dans le sommeil les trois mois les plus chauds de ce climat équatorial. L'échidné d'Australie, des poissons, des serpents, quelques oiseaux des pays chauds, offrent des faits analogues. On peut dire cependant que l'hibernation correspond toujours à l'une des saisons extrêmes de l'année et, le plus souvent, à la saison froide; qu'elle s'observe surtout chez les animaux dont les conditions d'existence éprouvent dans l'année des interruptions nécessaires. Ainsi, l'ours est un carnivore de montagnes impraticables pour lui dans l'hiver; il dort pendant cette saison; les autres animaux, cités plus haut, se nourrissent d'insectes ou de graines qui manquent à certaines époques. 

Pendant l'hibernation, le métabolisme tourne à petit régime : l'animal ne mange pas, la circulation se ralentit peu à peu, la respiration devient insensible, et l'animal se refroidirait s'il n'avait pris la précaution de se réfugier dans quelque trou à l'abri du froid. Les oiseaux paraissent ne se livrer que rarement au sommeil hibernal, mais ils semblent le remplacer, dans la plupart des espèces qui pourraient l'offrir, par l'émigration vers d'autres climats. L'hibernation est, au contraire, habituelle aux reptiles et aux batraciens; on l'observe chez beaucoup de poissons, de crustacés, de mollusques, de vers et d'insectes.