Во время зимнего сна (или гибернации) у медведей сильно снижается метаболизм и замедляются все обменные процессы, благодаря чему они не расходуют энергию на обмен веществ и движение. Однако их метаболизм не замедляется полностью, как во время спячки сусликов или других грызунов, поэтому у медведей это называется именно зимним сном. Они расходуют накопленные жировые запасы, которые копят в течение нажировочного периода, и весной выходят из зимнего сна сильно похудевшими: за зиму они теряют до 30% веса тела. Сильно снижается уровень базального метаболизма, снижается белковый обмен, замедляются все процессы, в том числе пульс и дыхание. Медведи, естественно, в период зимнего сна не питаются, у них не происходит мочевыделения, и только весной, когда они начинают выходить из берлоги, у них эти процессы постепенно, шаг за шагом запускаются.
При этом во время зимнего сна у медведей продолжается рост костей, растет шерсть. Медведи выживают зимой без еды, потому что это обусловлено их природой. В период зимнего сна у них очень сильно меняется физиология, а после, весной, они выходят из берлоги и долгое время приходят в себя — этот период называется ходячая гибернация. При первых выходах они почти не питаются, у них происходит отхождение пробки, то есть всех скопившихся в кишечнике остатков растительности, которой они питались до сна.

Медведи переживают зимний период в состоянии гибернации потому, что зимой нет необходимой им растительной пищи. Их рацион примерно на 80% состоит из растительных кормов. Медведи потребляют немного животной пищи, включающей мелких млекопитающих, изредка копытных, птиц и их яйца, насекомых и падаль. В отличие от других подвидов, основной нажировочный корм камчатского бурого медведя составляют рыбы семейства лососевых.
Спят медведи месяцев по 5–6 и выходят из берлог весной, когда появляется первая трава. Покидают берлоги все в разное время: сначала взрослые самцы, потом холостые самки и молодые особи, а последними — лактирующие самки с медвежатами (примерно в апреле-мае). На Камчатке некоторые крупные самцы не спят вообще, потому что там рыба нерестится зимой тоже круглый год, поэтому они могут себе позволить не спать, а продолжать кормиться.
Зимой происходит важное событие в жизни медведей: рождаются медвежата во время зимнего сна матери, которая спит некрепким сном и сразу после родов начинает лактировать и вылизывать детенышей. Обычно они появляются на свет в январе-феврале, редко в конце декабря. Когда происходит охота на берлоге и охотники убивают медведя, то нередко оказывается убитой самка, рядом с которой находят крошечных новорожденных медвежат весом 300–400 грамм. Охотники часто забирают их к себе, кое-как выхаживают, выкармливают человеческой пищей, и потом эти медвежата-сироты часто вырастают в огромных наглых неуправляемых медведей, и хозяевам приходится их убивать.