L'hibernation est un état de ralentissement général qui permet à certaines espèces de mammifères de préserver leur énergie durant une période plus ou moins longue de l'hiver. Elle se caractérise par une hypothermie contrôlée et une immobilisation relative des animaux dans leur terrier. En raison de la température de leur corps et de leur faible taux respiratoire, le métabolisme des animaux qui se trouvent en état de torpeur diminue très significativement. Pour survivre, les hibernants se servent des grosses réserves de graisse qu'ils ont emmagasinées avant l'hiver.
L'hibernation est distincte de l'hivernation, qualifiée également de somnolence hivernale, caractérisée par la faculté des animaux à maintenir leurs organes vitaux à la température normale. Elle ne doit également pas être associée à la torpeur déterminée par la capacité des animaux à ajuster leur comportement à la moindre augmentation de température. Les animaux susceptibles de tomber en hibernation ou hibernants ont habituellement une taille moyenne. Les exemples parfaits de ces espèces sont les marmottes, les loirs, les lérots, les spermophiles, les hérissons et les tenrecs. Certains hamsters, des souris et des chauves-souris ont également la faculté d'entrer en hibernation durant la saison froide. Si les animaux sont trop petits, leur niveau de métabolisme ne leur permet pas d'effectuer une hibernation qui dure tout au long de la période froide. En revanche, s'ils sont trop grands, ils rencontrent des problèmes pour remonter leur température à la fin de la saison hivernale. Par exemple, bien de personnes considèrent l'ours comme un animal hibernant alors qu'il ne l'est pas du tout.
C'est un simple hivernant car il garde toujours ses activités physiologiques tout en ayant une température corporelle stable et un ralentissement des activités et des fréquences cardiaques. Les hibernants peuvent être classifiés en trois catégories selon leurs caractéristiques. Ils peuvent être des hibernants obligatoires, susceptibles d'hiberner à n'importe quelle saison ou des hibernants saisonniers qui ne peuvent hiberner qu'en plein hiver.
Certains animaux tels que le hamster sont qualifiés d'hibernants facultatifs en raison du fait que leur hibernation est conditionnée par un certain nombre de facteurs. Afin de pouvoir entrer en hibernation, les animaux passent plusieurs mois à préparer l'arrivée de la saison froide. Durant cette longue période, ils consomment une quantité énorme de nourriture dans le but de pouvoir constituer des réserves assez grandes. Ces dernières sont ensuite stockées sous forme de graisse sous leur peau. Elles provoquent en général le doublement, voire le triplement du poids des animaux. Le passage à l'hibernation est précédé de l'aménagement d'un hibernaculum ou plus simplement, du terrier. Celui- ci est choisi en fonction de sa capacité à maintenir une température stable tout au long de l'hiver.
A partir du moment où les animaux, enrichis d'une réserve adipeuse très importante, perçoivent une diminution significative de température, ils rentrent dans leur terrier. Ils prennent instinctivement une position, généralement repliée sur eux-mêmes, favorisant la conservation maximale de chaleur. Ainsi, la physiologie des animaux note de nombreux changements. Ceux-ci se remarquent avant tout par une chute excessive de la température du corps. Cette réduction jusqu'à près de 0°C déclenche la thermogenèse qui préserve la température intérieure à un niveau adéquat.
Elle n'arrête toutefois pas la thermorégulation. Le changement physiologique qui s'opère en hibernation est aussi marqué par la suppression de 98 % du métabolisme. Cela se traduit par la réduction de l'utilisation d'oxygène et celle du taux d'hormone de croissance. Identiquement à ces derniers, les rythmes respiratoire et cardiaque enregistrent une grande chute. Au lieu de plusieurs centaines de battement par minute, le rythme cardiaque se limite à quelques battements seulement - 3 ou 5 par minutes. En hibernation, le flux sanguin des animaux se réduit également fortement,car seuls les deux organes vitaux et les tissus adipeux nécessitent une irrigation spécifique. Chez les autres organes, les processus cellulaires sont quasiment arrêtés. En tout cas, ils sont fortement réduits. Cela résulte notamment de la phosphorylation de ribosome qui limite la synthèse protéique.
Il faut signaler qu'au cours de cette période, les cellules tirent leur énergie des tissus adipeux constitués sous la peau. Quand arrive la fin de la saison froide, les animaux sortent normalement de l'hibernation. Cette phase se réalise par le réchauffement en quelque temps de tous les organes. Le rétablissement normal de toutes les activités ralenties se fait seulement en quelques heures.