此阶段长短不定，一般可达数月之久。这时的生理状态发生极大变化。呼吸明显减少，如刺猬的 呼吸运动 ，从常温的每分钟6～18次，降到每分钟1～3次(28～18℃)。在此阶段有时还出现一种间歇式 (阵发性)呼吸，即在短时期较快地连续呼吸之后有一个较长的停息。与恒温动物不同，冬眠动物的间歇性呼吸属于正常的生理状态。与此同时， 循环系统 亦发生显著变化，心率极度减慢，冬眠蝙蝠的心率由正常的每分钟330～920次降到每分钟30次，蜂鸟由每分钟480～1200次降到每分钟48次，黄鼠由每分钟300次降到每分钟4～7次。同时血压亦极低，仓鼠和土拨鼠的血压从常温状态的100 毫米汞柱 降到50毫米汞柱，刺猬从113毫米汞柱降到35毫米汞柱。此时外周血管广泛收缩，只有最重要的胸腔器官及脑部保持着低水平的 血液循环 。这样就最大限度地节约能量，从而保证 生命活动 的继续。当环境温度回升到一定高度时，深眠动物便迅速激醒，体温回升以及各系统 功能恢复 到 正常状态 （出眠）。

动物的冬眠受 自然条件 影响最大。外界刺激越多，内部本能的适应能力越强。首先，外界温度对动物冬眠有重要影响。当周围环境温度在5℃一10℃时，最宜引起冬眠。其次，食物的缺乏是促成冬眠的因素。对于鸟类，一般只要限制食物或者是让它饥饿，它就会立即进入昏睡状态。再次，光也是引起冬眠的重要外界条件。如果光线时间减少或昏暗时，动物便很快开始冬眠。

体温不因外界 环境温度 而改变始终保持相对稳定的动物，叫做 恒温动物 。可因环境温度改变而调节体温的动物，称为 变温性 动物，这些 变温动物 在冬天寒冷时，体温随着下降，而活动也跟着停止，此时体内对能量的消耗也随着减少，如此在不吃食物的状态下也能维持生命。

“冬眠”的种类分为3种，第一种为蛇及蛙等两栖 爬虫类 的冬眠，其体温与 周围环境 配合，如环境温度下降则体温跟着下降而进入冬眠状态，己无法进行调节。 第二种为松鼠等动物其体温于平时保持 恒温性 ，在进行冬眠时，可将自己体温下降到接近环境周围之温度，但为了避免体液在0℃以下结冻，其体温维持在5℃上下。 第三种为熊类，熊在冬眠时其体温只下降几度，但能长时间不进食而呈 睡眠状态 ，在严谨的分类下应该是近于睡眠和冬眠之间。冬眠的 哺乳类动物 与人类身体构造上一定有什么不一样吗？答案是否定的。两者器官和组织没有差异性，只不过是冬眠的 哺乳动物 能够利用 特殊因子 来控制神经 荷尔蒙 系统调节器官的代谢状态，如果能找到这种控制的 遗传因子 ，将来人类或其他动物进行冬眠也不无可能性。在天气温暖的地区，动物的冬眠时间应该很短暂，尤其是动物园内属于可冬眠性的动物在保温及避寒的设施下于冬天还是能活动自如的。故而，归纳起来， 哺乳纲 的冬眠动物有 啮齿目 的极地松鼠、 栗鼠 、欧洲 睡鼠 、 金仓鼠 ，食肉目的熊，翼手目的蝙蝠，猬形目的 刺猬 ，非哺乳的冬眠动物有 两栖纲 的青蛙和 爬行纲 的蛇和 乌龟 ，冬天也找不到 节肢动物 门中的如 蝎子 一类的物种。