非颤抖性产热（nonshivering thermogenesis）是小型哺乳动物冷适应性产热的主要热源，主要发生在褐色脂肪组织（brown adipose tissue）中。褐色脂肪组织主要分布在肩胛间、肩胛下、颈部、腋下、心及肾周围等，细胞里有大量线粒体，有丰富的血管分布（如图）。非颤抖性产热是一种不涉及肌肉活动而释放的化学能的热量，即在褐色脂肪组织线粒体内膜上，有一个独特的蛋白质质子通道，当受冷应激时，此质子通道打开，使氧化磷酸化解偶联。由呼吸链生物氧化所产生的跨膜质子梯度，通过质子通道回到膜内，而全部能量以热的形式释放。这种产热主要受交感神经支配和甲状腺激素的调控。例如，布氏田鼠（Microtus brandti）在5℃驯化一个月，静止代谢率比在25℃环温下增长34％，非颤抖性产热增加91%；阿拉斯加红背鼠平（鼠平是一个字的左偏旁和右偏旁）（Clethrionomys rutilus）冬季的非颤抖性产热是基础代谢产热的10倍，在根田鼠（Microtus oeconomus）是3.7倍。鸟类中目前还没有发现体内有褐色脂肪组织，其非颤抖性产热可能发生在骨骼肌中。