冬眠（とうみん）とは、季節的な低温に対して、動物が摂食や運動を中止して代謝活動を著しく低下させた状態で冬季を過ごすこと。
ヘビ、カエル、カメ、昆虫など変温動物が越冬するときに広くみられる。体温は外囲の温度に並行して低下する。
コウモリ、ヤマネ、シマリスなどの小型の恒温動物も冬眠を行う。小型の動物では、体重に対する表面積の割合が大きいため、体温を維持するために大量のエネルギーを必要とするのである。食料の乏しい冬季ではこれを維持するだけの栄養を摂ることが出来ず、小型恒温動物は冬眠せざるを得なくなる。
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冬眠前には巣の中に食料を蓄えたり、体内に脂肪が蓄えられる。また、体内の脂肪の不飽和度が上がり、凍結することを防ぐ。冬眠時、体温は気温よりやや高い一定温度（コウモリでは5℃，ヤマネでは0℃くらい）を維持する。また、通常に比べ、代謝レベルが数十分の1まで低下する。
大型のクマ、アナグマなどは、冬ごもりを行うが、これは真の冬眠ではなく、むしろ睡眠に近い状態であり、体温の低下も数℃以内で、わずかな刺激でも目覚める。
動物園等で飼育されるクマは冬眠（冬ごもり）することはないが、2006年～2007年にかけて上野動物園で飼育されているツキノワグマ（雌のクー）を冬眠させる実験が行われた。冬眠中飲まず食わずと言われていたが、冬眠明けの頃目覚めて水を飲んで再びまた眠るなどの行動が見られた。
冬眠と冬ごもりが混同されていることが多く、シマリスなども時折目覚めて溜め込んだ木の実などを食べているので冬眠なのか冬ごもりなのか定義も諸説ある模様。