Một số loài động vật ngủ đông vì nguồn thức ăn trở nên khan hiếm trong những tháng mùa đông. Bằng cách chìm vào một giấc ngủ sâu dài, chúng hoàn toàn bỏ qua giai đoạn này, thức dậy khi thức ăn trở nên dồi dào hơn.
Gấu thường liên quan nhiều nhất đến trạng thái ngủ đông (mặc dù chúng không được coi là loài ngủ đông thực sự vì nhiệt độ cơ thể của chúng không giảm đáng kể), nhưng nhiều loài động vật tận dụng sự thích nghi tiến hóa này, bao gồm chuột nhảy, dơi nâu nhỏ, sóc chuột phía đông, chuột chũi và một số loài sóc đất. Ít nhất một loài chim được biết đến là loài chim ngủ đông - loài chim sống ở phía tây Bắc Mỹ.
Người ta tin rằng một hợp chất trong máu của động vật ngủ đông được gọi là HIT (Kích hoạt cảm ứng ngủ đông) cho động vật biết khi nào đã đến lúc chuẩn bị ngủ đông. Ngày ngắn hơn, nguồn cung cấp thực phẩm giảm và nhiệt độ lạnh hơn dường như đều ảnh hưởng đến HIT, mặc dù cơ chế chính xác vẫn còn là một bí ẩn.
Những động vật ngủ đông có xu hướng ăn nhiều thức ăn bổ sung vào mùa thu để chuẩn bị cho giấc ngủ mùa đông và tích trữ đáng kể lượng mỡ màu trắng và nâu trong cơ thể để vượt qua chúng. Mỡ nâu cung cấp thêm nhiệt độ cho cơ thể cũng như năng lượng cần thiết khi vật nuôi thức dậy. Một số loài động vật cũng dự trữ thức ăn trong ổ của chúng để tiêu thụ trong thời gian thức giấc ngắn.
Ngủ đông không giống như một giấc ngủ đêm thông thường. Trên thực tế, những thay đổi đáng kể về thể chất xảy ra trong cơ thể trong thời kỳ ngủ đông. Nhiệt độ cơ thể của động vật giảm xuống, nhịp thở và nhịp tim của nó chậm lại đáng kể. Hiệu ứng có thể cực kỳ nghiêm trọng đến mức một con vật đang ngủ đông có thể trông như đã chết.
Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến ngủ đông. Ở những vùng có mùa đông tương đối ôn hòa, động vật có thể chỉ ngủ đông trong thời gian ngắn hoặc không ngủ đông. Trong thời gian ngủ đông dài, nhiều loài động vật sẽ thức dậy trong thời gian ngắn để đi vệ sinh và ăn nhẹ trước khi ngủ lại. Một số loài gấu đặc biệt ở chỗ chúng không thức dậy, ăn, uống hoặc đi vệ sinh trong thời gian ngủ đông, có thể kéo dài tới vài tháng.