Polega na wyłączeniu termoregulacji, znacznym spowolnieniu procesów życiowych i obniżeniu temperatury ciała, co zwiększa tolerancję organizmu wobec niesprzyjających warunków środowiskowych (obecnie termin ten stosuje się głównie dla kręgowców). Organizmy zdolne do przechodzenia w stan hibernacji nazywane są hibernatorami. Bywa błędnie utożsamiana ze snem zimowym, od którego różni się stopniem obniżenia temperatury ciała i spowolnienia metabolizmu. W lecie odpowiednikiem hibernacji jest estywacja (sen letni).

Hibernacja jest strategią, która pozwala uniknąć energochłonnego, szybkiego tempa metabolizmu niezbędnego do utrzymania stałej temperatury ciała. Jest to precyzyjnie regulowany i kontrolowany stan fizjologiczny. Na ogół hibernatorami są zwierzęta drobne, charakteryzujące się wysokim metabolizmem, u których utrzymanie stałej temperatury przy jednoczesnym niedoborze pokarmu jest zbyt kosztowne energetycznie.
Podstawową strategią większości zwierząt hibernujących jest wyszukanie odpowiedniej kryjówki (hibernakulum), w której otoczeniu temperatura nie spada znacznie poniżej 0 C, gdzie zostaje zachowana odpowiednia wilgotność, a zwierzę ukryte jest przed drapieżnikami. Innym sposobem ochrony przed zamarznięciem jest obniżenie punktu zamarzania ciała poprzez zwiększenie stężenia glicerolu lub wytworzenie specjalnych białek, które regulują lub zapobiegają powstawaniu w tkance kryształków lodu (taki proces odbywa się głównie u bezkręgowców).

Stan hibernacji u owadów określany jest jako diapauza.
Wszystkie organizmy posiadają mechanizmy umożliwiające tolerancję lub unikanie zmian warunków życiowych - nieodłącznej cechy każdego środowiska. Jeśli oddziaływanie lokalnych czynników środowiskowych przekroczy adaptacjne możliwości organizmów, a migracja do bardziej sprzyjających środowisk nie jest możliwa, to jedynym mechanizmem, który może zapewnić im przetrwanie, jest wytwarzanie form spoczynkowych, odpornych na okresowe oddziaływanie niesprzyjających warunków. Mechanizm ten nazywamy tutaj diapauzą, choć w dostępnej literaturze można znaleźć kilkadziesiąt innych terminów na jego określenie.

Po raz pierwszy termin diapauza został użyty w roku 1893 przez Wheelera - tak nazwał on zahamowanie rozwoju jaj pasikonika Conocephalus ensiferum (Scud.); jedenaście lat później Henneguy rozszerzył go o różne przejawy powstrzymanego rozwoju innych owadów. Obecnie termin ten stosuje się w odniesieniu do analogicznego zjawiska u różnych zwierząt, głównie bezkręgowców.

Podczas mroźnych miesięcy większość motyli przechodzi w Polsce w stan diapauzy. Jedne gatunki zimują w stadium dojrzałego owada, inne jako jaja, gąsienice lub poczwarki.
W Polsce żyją też gatunki motyli, które na zimę opuszczają nasz kraj. Przykładem może być rusałka osetnik Vanessa cardui (L.), która w sierpniu rozpoczyna lot na południe Europy i wybrzeża północnej Afryki. Wraca do nas dopiero w kwietniu. Innymi podobnie zachowującymi się gatunkami motyli odlatującymi od nas na zimę są rusałka admirał V. atalanta (L.) i fruczak gołąbek Macroglossum stellatarum (L.).

Najbardziej znany na świecie motyl wędrowny, monarcha Danaus plexippus (L.), występuje w Ameryce Północnej od Kanady po Meksyk. Jego zimowiska znajdują się w Kalifornii i Meksyku. W trakcie jesiennych migracji pokonuje on odległość dochodzącą do prawie 3 tys. kilometrów. Na zimowiska wybiera lasy rosnące na wysokości 3000 m n.p.m. Motyli jest wtedy tam tak dużo, że pod wpływem ciężaru ich ciał często się łamią gałęzie drzew. Na wiosnę po diapauzie motyle rozpoczynają powrotną wędrówkę na północ.

Wędrujące motyle są zdolne do migracji wyłącznie w okresie poza diapauzą, która w zależności od klimatu może trwać od kilku tygodni do kilku miesięcy.
W przeciwieństwie do rozpoczęcia diapauzy, która musi być zainicjowana przez pogorszenie się warunków środowiskowych, właściwy moment do jej przerwania pojawia się po ponownym, wyraźnym i dłuższym nastaniu sprzyjających warunków. Uśpione osobniki nie muszą więc przewidywać momentu ich powrotu - wystarczy, że potrafią rejestrować przebieg zmian w środowisku. Proces wychodzenia z diapauzy jest najczęściej indukowany przez zewnętrzne sygnały środowiskowe.