我国北方冬季气温寒冷而漫长，林蛙冬眠长达5~6个月，主要是水下冬眠，可分为四个时期：入水期、散居冬眠、群居冬眠期和冬眠活动期。林蛙陆栖生活时用肺呼吸，入水冬眠后肺部停止活动，靠皮肤吸收水中溶氧，微弱呼吸，林蛙的体温靠吸收环境热量维持。
林蛙入水期是从9月下旬开始，为期半个月左右，当气温降至10℃以下时，林蛙从陆地返入河流中越冬，当气温高于10℃时林蛙又重新上岸活动，有的继续取食，随着气温下降，林蛙又回到水中生活，呈两栖交替生活方式。散居冬眠期从10月中旬到11月中旬，为期一个月。林蛙在较浅的流水或池水中，常单独地分散潜伏于溪流里的石块下、树根水草间，夜间在浅水活动，寻找新的、适宜的冬眠场所，但不上岸活动。群居冬眠期从11月中旬到翌年3月下旬，为期4个月左右。当气温降到0℃，水温2℃~4℃，有时水的表面结冰，林蛙向深水中或不结冰的暖水区移动，林蛙进入深度的群居冬眠，一般成群挤在一起冬眠。
冬眠活动期是从3月末到4月上旬，为期10天左右。林蛙的冬眠群体已分开或部分分开，在水中短距离游动，但并不上岸，仍在水中生活。当气温和水温升高时林蛙出河上岸，在水域周围活动，气温下降时仍回水中生活，当气温上升到10℃以上时，林蛙沿溪流两侧湿润植物带上山，而多集中在1~2个夜晚几乎全部上山。一年龄幼蛙无明显的群居冬眠现象。幼蛙比成蛙晚出河10~20天，刚出河的幼蛙不立即上山，而在水边活动，有的在陆地潜伏，气温稳定升高后在适宜的夜晚集中上山。