La résistance au froid concerne la capacité des plantes à résister à des températures basses mais également aux maladies, aux ravageurs, à l'humidité, et de façon plus générale à tous les facteurs défavorables se développant en cours d'hiver. Même si les basses températures ne détruisent pas les plantes, elles peuvent les rendre plus sensibles à d'autres agressions. La dormance est l'état de la plante pendant lequel les activités physiologiques associées à la croissance sont stoppées, mais de façon réversible. Une meilleure résistance au stress est associée au phénomène de dormance, les plantes étant moins riches en eau avec une activité respiratoire limitée. La dormance est un moyen de survie pour les plantes lorsque les conditions du milieu extérieur sont très défavorables en raison de la chaleur, du froid ou de la sécheresse.

A partir de l'automne, le collet des plantes et le système racinaire subissent des changements morphologiques et physiologiques, et deviennent capables de résister à des températures de -20 °C. Pour que les plantes développent une résistance au froid, il faut qu'elles soient génétiquement sensibles à la photopériode ce qui n'est pas le cas des luzernes provenant des régions méridionales. Des jours courts et des nuits longues sont nécessaires pour initier le développement de la résistance au froid chez les variétés sélectionnées.

La résistance au froid se développe en automne dès lors que la température de l'air tombe à 10 °C. Des températures basses sont nécessaires à la conservation d'un bon niveau de résistance. Quelques jours au-dessus de 10 °C en automne, peuvent arrêter le processus voire l'inverser. Au printemps, la luzerne va inverser le processus de protection contre le froid en fonction de l'évolution de la température du sol. A partir de 5 °C le processus d'entrée en végétation s'accélère, il est complet à l'apparition des premières pousses de luzerne.

Des teneurs élevées proches de la saturation en eau du sol sont défavorables au développement de la résistance au froid. Cet effet est d'autant plus préjudiciable que les plantes se trouvent à un stade végétatif avancé. Une relative sécheresse est par contre favorable au développement de la résistance au froid. Le pH du sol et la fertilisation ont également une grande importance pour la survie hivernale de la luzerne. Les conditions favorables à une pousse d'automne, notamment la disponibilité en azote du sol, retardent l'initiation de la résistance au froid de même qu'une alimentation minérale insuffisante réduit cette résistance. Une bonne alimentation en potasse et/ou en phosphore augmente la résistance au froid des plantes. Les jeunes semis sont sensibles au froid jusqu'au stade 4-5 feuilles.