Entre octobre et décembre, les ours bruns commencent à hiverner. Habituellement, ils creusent une grotte, qu'ils utilisent souvent pendant plusieurs années. Des grottes naturelles ou des crevasses peuvent également servir de lieux de retraite. Avant l'hiver, l'ours prépare le lieu choisi afin de le rendre confortable et le rembourre d'herbe, de feuilles, de fougères, de mousse et de lichen. Toutefois, à l'inverse des hérissons qui hibernent profondément, les ours bruns se réveillent facilement de leur sommeil. Bien que leur rythme cardiaque ralentisse drastiquement, ils restent sur leurs gardes pour parer à l'attaque de tout ennemi potentiel.

Avant que ne commence l'hivernation, ils font leurs réserves et absorbent de grandes quantités de nourriture bien grasse car ils sont amenés à perdre environ un tiers de leur poids corporel pendant leur grand sommeil.
Au sein de la communauté scientifique, il n'existe pas de consensus quant à l'appellation à employer pour nommer cet état de repos hivernal des ours : sommeil hivernal, hibernation, torpeur, hivernation - de nombreux termes circulent ici. Quoi qu'il en soit, en principe ce phénomène repose sur le fait d'économiser un maximum d'énergie pendant les saisons durant lesquelles la nourriture vient à manquer.

On suppose souvent à tort que ce sont les températures glaciales qui poussent les ours à se réfugier dans les grottes. Or, contrairement aux humains, les ours sont relativement insensibles aux températures en dessous de zéro, à la neige et au gel. En fait, ils se servent de la période luxuriante de l'automne pour effectuer leurs réserves de graisse en consommant un maximum des fruits gras et sucrés accessibles durant cette saison (les noix, les faînes, les graines, les baies et autres). En hiver, cette couche de graisse leur permet alors de survivre, combinée à une réduction de leur consommation d'énergie. Ainsi, le repos est un facteur important.

La pause hivernale (ou hivernation) de l'ours ne doit pas être confondue avec l'hibernation profonde des petits mammifères, comme celle des hérissons ou des marmottes. Pendant l'hibernation, une marmotte réduit son taux métabolique à un dixième, ne respire qu'une ou deux fois par minute et son cœur ne bat pas plus de cinq fois. Sa température corporelle chute à trois degrés Celsius à peine.  

Un ours ne réduit sa circulation sanguine, sa respiration et ses battements cardiaques que dans une mesure telle qu'il peut défendre sa grotte à tout moment. S'il abaissait son corps, qui pèse plusieurs centaines de kilos, à trois degrés, il ne pourrait jamais "redémarrer" sans apport énergétique extérieur. En tout cas, la gestion exacte de son bilan énergétique, la variation de ses courbes de température ou sa fonction rénale limitée - tout cela demeure encore mystérieux.  

Néanmoins, ces questions comportent un grand intérêt pour la médecine humaine. Si l'on considère que l'ours se trouve autour inchangé pendant des semaines et dans le temps ni les os ni la masse musculaire ne diminue et sa peau n'est pas non plus douloureuse, est donc l'un des grands problèmes dans la Gériatrie adressée. Les patients atteints d'insuffisance rénale doivent souvent subir une dialyse pour le reste de leur vie, tandis que les ours semblent " éteindre et rallumer leurs reins " au besoin.

Des questions se posent souvent au sujet des dates clés de cette fascinante  période qu'est l'hibernation: combien de temps les ours dorment, de combien de degrés leur température corporelle chute, combien de kilos de graisse grossissent-ils, etc.  La seule chose que l'on puisse répondre de façon fiable à ces sujets est que chaque ours est unique.

En effet, aucun ours ne se comporte comme un autre, de la même manière que, chaque année, les saisons se suivent et ne se ressemblent pas.  Comme pour tout phénomène biologique, on observe une grande variété de manifestations.  Et cette flexibilité revêt une importance capitale dans le sens où souvent, l'extinction des espèces va de pair avec son incapacité à s'adapter à des conditions environnementales changeant constamment.

Il peut arriver que certains ours n'hibernent pas du tout, et cela pour différentes raisons. Certains, bons chasseurs, se sont spécialisés dans la capture d'animaux de la forêt blessés ou affaiblis par l'hiver. D'autres ont appris à utiliser d'autres sources de nourriture, comme la nourriture pour chevreuils ou les déchets humains. D'autres encore vont profiter d'un redoux pour creuser le sol afin de trouver des racines à manger pour ensuite disparaître à nouveau dans leur grotte pour se reposer encore. 

Ainsi, il est impossible de déterminer une date de début et de fin à la période d'hivernation.

Le fait que les ours en captivité hibernent est souvent utilisé par leurs soigneurs comme un indicateur d'adéquation de l'enclos à leur espèce. Au plus les ours sont nombreux et au plus longuement dorment-ils,  dorment longuement,  et plus ils sont nombreux, mieux l'enclos est censé être. Bien que cette interprétation soit justifiée, l'absence d'hibernation n'est pas un indicateur fiable que les conditions de détention soient inappropriées. 

Aucune forme de maintien en captivité n'équivaut à la vie que mène un ours sauvage dans la nature. Pour ce faire, l'enclos devrait mesurer environ cent hectares et ce, pour chaque ours. Si certains ours tolèrent plutôt bien le maintien dans un environnement entouré de clôtures, nombre d'entre eux présentent des troubles du comportement (causés par des déficits au niveau de leur développement) qu'ils conservent tout au long de leur existence, quelle que soit la taille de l'enclos.

Quoi qu'il en soit, ce qui importe pour tout animal sauvage en captivité, c'est le sentiment de liberté. Si un animal sauvage doit - pour diverses raisons - vivre en captivité, il est très important de leur offrir des choix, pour augmenter leur sentiment de liberté.