หมีสีน้ำตาลเป็นสัตว์ในวงศ์ Ursidae มีความยาวลำตัวตั้งแต่ 1 ถึง 2.5 เมตร และมีน้ำหนักระหว่าง 125 ถึง 225 กิโลกรัม ที่น่าสังเกตคือ หมีสีน้ำตาลบางตัวมีน้ำหนักเกิน 500 กิโลกรัม ทำให้เป็นสัตว์กินเนื้อที่อาศัยอยู่บนบกที่มีขนาดใหญ่ที่สุด

เนื่องจากหมีสีน้ำตาลมีการกระจายพันธุ์ทั่วโลก จึงสามารถสังเกตความแตกต่างระหว่างหมีสีน้ำตาลในแต่ละภูมิภาคได้ นอกจากนี้ สีขนของหมีสีน้ำตาลยังแตกต่างกันไปตั้งแต่สีน้ำตาลอ่อนไปจนถึงสีน้ำตาลเข้ม และแม้กระทั่งสีดำ โดยบางตัวมีขนสีขาวที่หน้าอก

หมีสีน้ำตาลมีความสามารถในการปรับตัวได้อย่างน่าทึ่ง ทำให้สามารถเอาชีวิตรอดในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายได้ ตั้งแต่ชายขอบทะเลทรายไปจนถึงป่าบนภูเขาและแม้แต่ทุ่งน้ำแข็งในอาร์กติก หมีสีน้ำตาลเป็นสัตว์ที่มีผู้ล่าตามธรรมชาติเพียงไม่กี่ตัว จึงมีการกระจายพันธุ์อย่างกว้างขวางในซีกโลกเหนือ ครอบคลุมยุโรป เอเชีย ตะวันออกกลาง และอเมริกาเหนือ (รวมถึงเม็กซิโก)

การกระจายพันธุ์ครั้งแรกของหมีสีน้ำตาลในยุโรปเป็นเครื่องพิสูจน์ถึงความสามารถในการปรับตัวของหมีสีน้ำตาลกับสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย

หมีสีน้ำตาลอาศัยอยู่ได้ไม่เพียงแต่ในป่าเท่านั้น แต่ยังอยู่ในทุ่งหญ้าและทุ่งทุนดราด้วย หมีสีน้ำตาลจึงอาศัยอยู่ในอาณาเขตกว้างใหญ่โดยแทบไม่มีการแทรกแซงจากมนุษย์เลย อย่างไรก็ตาม เนื่องมาจากการรบกวนและการมีอยู่ของมนุษย์ ทำให้ถิ่นที่อยู่อาศัยเดิมของหมีหลายแห่งไม่เหมาะสม

หมีสีน้ำตาลในแผ่นดินครอบครองอาณาเขตกว้างใหญ่ โดยตัวผู้มีพื้นที่เกือบ 700-1,000 ตารางกิโลเมตร และตัวเมียที่โตเต็มวัยมีพื้นที่ 100-450 ตารางกิโลเมตร

ในทางกลับกัน หมีสีน้ำตาลที่อาศัยอยู่ใกล้เกาะชายฝั่งมีพื้นที่น้อยกว่ามาก โดยตัวผู้ครอบคลุมพื้นที่เพียง 133-219 ตารางกิโลเมตร และตัวเมียครอบคลุมพื้นที่ 28-92 ตารางกิโลเมตร หมีสีน้ำตาลมักมีอาณาเขตทับซ้อนกัน โดยตัวผู้บางครั้งอาจแบ่งปันอาณาเขตกับตัวเมียหลายตัว

หมีสีน้ำตาลเป็นสัตว์ที่ชอบอยู่ตัวเดียว แม้ว่าอาณาเขตของหมีสีน้ำตาลมักจะทับซ้อนกับอาณาเขตของหมีตัวอื่นๆ หมีสีน้ำตาลมีความรู้สึกที่แข็งแกร่งต่ออาณาเขตและใช้หลากหลายวิธีในการทำเครื่องหมายอาณาเขต เช่น การขูดเปลือกไม้และทิ้งร่องรอยกลิ่น

แม้ว่าหมีสีน้ำตาลจะไม่ค่อยหาทางเผชิญหน้ากับหมีตัวอื่น แต่หมีสีน้ำตาลอาจแสดงพฤติกรรมคุกคาม เช่น ยืนขึ้น คำราม และตบพื้นเมื่อแย่งชิงอาณาเขตหรือผสมพันธุ์

เนื่องจากเป็นสัตว์กินพืชและสัตว์ หมีสีน้ำตาลจึงมีอาหารให้เลือกหลากหลาย แหล่งอาหารหลักของหมีสีน้ำตาลคือพืช โดยเฉพาะผลเบอร์รี่ ถั่ว และรากไม้ นอกจากนี้ หมีสีน้ำตาลยังล่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก ปลา และแมลงอีกด้วย ประสาทรับกลิ่นและการได้ยินที่ยอดเยี่ยมทำให้หมีสีน้ำตาลสามารถค้นหาแหล่งอาหารได้อย่างง่ายดาย

หมีสีน้ำตาลเป็นสัตว์หากินเวลากลางคืน โดยส่วนใหญ่จะเคลื่อนไหวในเวลากลางคืน ในตอนกลางวัน หมีสีน้ำตาลจะหาสถานที่ที่ปลอดภัย เช่น โพรงหรือพุ่มไม้หนาทึบ เพื่อพักผ่อนและหลีกหนีจากความร้อน ในฤดูหนาว หมีสีน้ำตาลจะเข้าสู่ภาวะจำศีล ซึ่งอัตราการเต้นของหัวใจและการเผาผลาญจะลดลงเพื่อรับมือกับสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายและการขาดแคลนอาหาร แม้ว่าสัตว์หลายชนิดจะจำศีลในฤดูหนาว แต่มนุษย์ไม่ได้วิวัฒนาการให้ทำหน้าที่นี้ ในบรรดาสัตว์ทั้งหมดบนโลก หมีสีน้ำตาลมีช่วงจำศีลที่ยาวนานที่สุด โดยมักจะนอนหลับจนถึงประมาณเดือนเมษายนของปีถัดไป

หมีสีน้ำตาลจำศีลไม่เพียงแต่เพราะอากาศหนาวเย็นเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะอาหารขาดแคลนในช่วงฤดูหนาวด้วย สัตว์ขนาดเล็กอื่นๆ จะไม่หาอาหารในช่วงฤดูนี้ ทำให้หมีสีน้ำตาลไม่มีแหล่งอาหารที่เชื่อถือได้

ดังนั้น หลังจากวิวัฒนาการมาหลายล้านปี หมีสีน้ำตาลจึงค่อยๆ ปรับตัวให้จำศีลเพื่อเอาชีวิตรอดในฤดูหนาว ในทางตรงกันข้าม หมีขั้วโลกไม่จำศีลในฤดูหนาวเนื่องจากมีแหล่งอาหารอุดมสมบูรณ์ในทวีปแอนตาร์กติกา