Por muchos años, la llegada del invierno representó un desafío para muchas especies. La escasez de alimento sumada a los radicales cambios de temperatura amenazaba la supervivencia de los animales de climas fríos y temperados. Estos animales desarrollaron una capacidad adaptativa para conservar el equilibrio de su organismo y sobrevivir al frío más arduo: la hibernación.

Los animales que hibernan experimentan un periodo de hipotermia controlada, por ello, su temperatura corporal se conserva estable y por debajo de lo normal. Su organismo se mantiene en un estado de letargia, disminuyendo radicalmente su gasto energético, su ritmo cardíaco y respiratorio.

Históricamente se ha planteado la cuestión de si los osos realmente hibernan o no, ya que sólo experimentan un modesto descenso de la temperatura corporal (3-5 °C) en comparación con los descensos mucho mayores (a menudo 32 °C o más) que se observan en otros hibernadores.

Muchos investigadores pensaron que su sueño profundo no era comparable con la verdadera hibernación profunda, pero investigaciones realizadas en 2011 refutaron esta teoría en los osos negros cautivos.

Los osos en hibernación son capaces de reciclar sus proteínas y orina, lo que les permite dejar de orinar durante meses y evitar la atrofia muscular. También aumentan la disponibilidad de ciertos aminoácidos esenciales en el músculo, así como regulan la transcripción de un conjunto de genes que limitan el desgaste muscular.

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