進入冬季，天氣轉冷，此期主要進行繁殖、補栽工作，另對越冬的蟲卵要進行殺滅工作，並施肥1次。
1．繁殖、補栽。
根據牡丹的生長特性，10－11月可進行嫁接、分栽等繁殖社丹的工作。技術要點見前文「繁殖」。牡丹園若有閒地、空地需要進行補栽工作，也在10－11月進行。園林觀賞牡丹都用大苗栽植，必須挖坑，坑深40－50厘米，直徑30－40厘米，栽植時在坑底施基肥，以腐熟的餅肥為主。
2．施肥。
此期施肥，一是為提高土壤溫度，確保牡丹安全過冬；二是補充養分，所以可多施，肥料要足，以充分發酵腐熟的遲效有機肥為主。每畝100－150千克，施肥時，儘量避免肥料與根部直接接觸，以防肥料沒有腐熟透，造成燒根現象，導致根部變黑或腐爛以至死亡。施肥要在11月中、下句進行。在有條件的地區，封凍前可澆水1次。
3、殺滅越冬病菌、害蟲
封凍前，深翻地1次，以凍死部分越冬蟲卵為目的。搞好園內衛生，消除並燒毀園內的枯枝落葉及病株，消滅在病枝、病葉上越冬的病原菌。枝幹上噴1次3度的石硫合劑，起剷除劑之用。
此外牡丹冬季養護管理還有五項重要工作：除去牡丹乾枯葉片、修剪牡丹枝條、牡丹施肥辦法、牡丹病蟲害防治、清除越冬雜草。
一、除葉。冬季葉片乾枯，常宿存於枝條上。因葉片上多有病菌和蟲卵，故應及時剪除，以免落到地面，翌年再傳播病蟲。剪除枯葉時應在葉柄基部1至1.5厘米處，以免損傷花芽。對已產生離層容易脫落的葉片，用手拔掉即可。對剪除或拔掉的枯葉應集中燒掉。
二、修剪。牡丹在冬季已處於休眠狀態，此時正宜修剪。應在保持株形圓滿的前提下，剪除主枝周圍從地面發出的萌櫱枝及植株上的重疊枝、交叉枝、病蟲枝。對有花芽的粗壯枝應全部保留；對只有葉芽而無花芽的枝條只剪去細弱枝，而保留一部分較粗枝。總之，要使牡丹全株枝條長短疏密適度，便於通風透光。
三、施肥。牡丹是喜肥花木，冬季休眠期即使施入較多的肥料，也不致產生「燒根」現象。但為了安全起見，施肥應施半腐熟的餅肥或人糞尿。每株6至10年生的牡丹可施餅肥300克或人糞尿600克。大株牡丹適當增加施肥量。在以有機肥料為主的情況下，每株牡丹也可摻入30至50克復合肥。施肥應在距牡丹主根20至25厘米處兩側挖10厘米的淺穴施入。
四、病蟲防治。牡丹常見的病害是灰霉病和褐斑病。冬季可用波美5度石硫合劑或托布津800倍藥液噴洒全株進行防治。危害牡丹最為嚴重的害蟲是吹綿蚧和蠐螬（金龜子幼蟲）。防治吹綿蚧可用竹刀將枝幹上所有的蟲體颳去並燒掉，然後用波美3至5度石硫合劑塗抹枝幹，即可殺死絕大部分越冬的雌蟲和蟲卵。防治蠐螬可用氧化樂果或敵敵畏乳油500至800液澆灌牡丹根部。
五、清除越冬雜草。冬季常發現牡丹園或盆栽牡丹盆內生長著耐寒雜草，應及時予以清除，以免與牡丹爭奪養分。最好對牡丹栽培地進行一二次全面深鋤，這樣不僅清除了雜草，也可起到鬆土保墒作用，有利於牡丹安全越冬。