Avant d'affronter l'hiver, l'arbre prend ses dispositions afin de se préparer à accueillir les températures froides et le gel. Pour protéger ses bourgeons, il entre dans une période nommée la "paradormance" : lors de cette phase, l'arbre va ralentir sa croissance et se mettre en veille. Il va même jusqu’à former des écailles là où naîtront les futures pousses feuillées : ainsi, elles pourront éclore sans crainte lorsque les beaux jours reviendront.

Cette phase de paradormance dure généralement jusqu'à la fin du mois d'octobre. Ensuite, l'arbre entre dans la phase suivante, nommée "dormance". Lors de cette phase, il n'y a plus de croissance du tout. Bien qu'il arrête sa croissance, les mécanismes naturels de l'arbre ne s'arrêtent pas complètement, bien au contraire !

C'est au tour des mécanismes de protection contre le gel de s'enclencher, et ce partout dans la plante : bourgeons, rameaux, tronc et racines. Ils sont influencés par les températures du sol et de l’air et par leurs fluctuations au cours d’une journée d’hiver (souvent négatives le matin mais pouvant atteindre jusqu'à 15°C l’après-midi).

De ses racines jusqu'aux tissus conducteurs de son tronc et de ses branches, l'arbre travaille pour maintenir les mécanismes biologiques nécessaires à sa survie : la respiration des cellules, la pousse des racines et même, chez ceux qui ont la chance de garder leurs feuilles (pins, sapins, chênes verts...), la photosynthèse ainsi que la transpiration. Le faible ensoleillement et les faibles températures ralentissent tous ces mécanismes, qui demeurent présents durant l'hiver, invisibles mais indispensables.

En plus des mécanismes de protection à proprement parlé, les arbres mettent également en place des processus de réparation : complémentaires aux premiers, ils sont là pour empêcher la formation de bulles d’air lors des cycles de gel-dégel dans les vaisseaux chargés de transporter la sève brute, des racines jusqu’au sommet de l’arbre, et ainsi permettre la remontée de la sève au printemps.

Mais que se passe-t-il dans les différentes parties d'un arbre pendant l'hiver ? Contrairement à la partie aérienne, les racines des arbres ne semblent pas passer par une période de dormance hivernale par exemple. Dès la chute des feuilles, les réserves d’amidon stockées pendant l’été dans le bois et l’écorce sont progressivement transformées en sucres solubles, qui ont une fonction d’antigel. Ainsi, durant les mois de janvier et février, l’arbre résiste le mieux au gel.

Si un gel précoce apparaît, le tronc de l’arbre insuffisamment endurci peut alors présenter des nécroses. Il peut d'ailleurs présenter une plus grande sensibilité au gel si l’arbre a subi des stress pendant l’été précédent, notamment des sécheresses ou des attaques de parasites, et que sa croissance a été affectée avec des réserves amoindries.

Pour ce qui est de la partie aérienne, durant l’hiver, les bourgeons n’évoluent plus et sont, quant à eux, à l’état de dormance jusqu’au retour de jours plus longs (et de conditions météorologiques plus clémentes), mais certaines essences commencent à fleurir à la fin de l’hiver. C’est le cas des aulnes, des bouleaux, des noisetiers et des saules.

Les feuillages des chênes et des hêtres sont souvent glacés par les premières fortes gelées. La plupart des feuilles des arbres au feuillage caduc sont tombées sur le sol, bien que certaines essences conservent leurs feuilles mortes sur les branches jusqu’à la repousse des nouvelles, au printemps. Par exemple, c'est le cas des charmilles, souvent utilisées en haies dans les jardins, et des chênes. 

Les conifères, quant à eux, doivent être protégés des vents desséchants durant l’hiver : ils ont besoin d’eau tout l’hiver car ils n’entrent pas en repos végétatif pendant la mauvaise saison.

En définitive, chaque arbre, quelle que soit son essence, s'adapte et se protège du froid hivernal grâce aux ressources naturelles et aux mécanismes qu'il déploie. Un peu comme la faune, il attend patiemment que l'hiver passe et que les beaux jours reviennent !