Начало спячки связано с понижением температуры среды и укорочением фотопериода, а также с накоплением соответствующих запасов пищи. Судя по имеющимся экспериментальным данным, в крови содержится какой-то метаболит, способный стимулировать спячку, поскольку введение крови, взятой от суслика, находящегося в спячке, бодрствующему животному, уже через 48 ч вызвало у него спячку. Подобным же образом была индуцирована спячка у сусликов в такое время года, когда они обычно активны: им вводили кровь, взятую от животного в период спячки. Некоторые грызуны, например Arctomys, впадают в спячку за несколько часов, тогда как у других это занимает несколько ночей, в течение которых температура внутренних областей тела у них постепенно понижается, пока не достигнет уровня, характерного для зимней спячки.

По мере снижения температуры тела до уровня, превышающего температуру среды примерно на 1-2°С, частота сердечных сокращений может понизиться с 400 до 8 в 1 мин, как у суслика, а основной обмен — до менее чем 2% от нормального уровня.

Спячка не спасает животных от гибели при очень сильном охлаждении, но они избегают замерзания, проводя спячку в гнездах или норах, где температура значительно выше, чем снаружи. Свертываясь в комок, животное уменьшает открытую поверхность тела, и это, так же как погружение морды в мех, способствует сохранению тепла. Если наступают очень сильные морозы и температура тела падает до 2°С, возникает опасность повреждения тканей. В таких случаях животное просыпается и начинает двигаться, чтобы повысить температуру тела, или же повышает интенсивность метаболизма, не просыпаясь.

Многие зимнеспящие животные запасают энергию в виде липидных капелек, накапливаемых в особой жировой ткани — буром жире. Клетки этой ткани содержат много сферических митохондрий, которые и придают ей характерную темную окраску. Липиды рассеяны по всей цитоплазме в виде капелек, а не в твердом состоянии. Животное расходует эти резервные липиды понемногу на протяжении всего периода спячки, но как только оно просыпается, метаболическая активность клеток жировой ткани резко возрастает. Используя освобождающуюся при этом энергию, животное начинает сильно дрожать и генерирует тепло, которое разносится по организму кровью благодаря учащению сердечного ритма. В первую очередь тепло поступает в сердце, головной мозг и легкие; это достигается благодаря сужению сосудов, идущих к другим частям тела, под воздействием симпатической нервной системы. Постепенно весь организм разогревается и его нормальные метаболические и физиологические функции в конце концов возобновляются.