睡眠階段
根據腦電圖的研究，可以将睡眠分為四個階段。
2007年，美國睡眠醫學學會把第三階段和第四階段合并為一個階段，即第三階段。因此，也可以說睡眠階段包括三個階段。
第一階段
第一階段（約10分鐘）：輕度睡眠階段。這是一種過渡性的睡眠，這時在放松而覺醒狀态下所見到α波開始變得不規則并逐漸消失，而眼睛緩慢地旋轉。此時逐漸出現θ波，頻率較低4-7cps。睡眠者的身體慢慢放松，呼吸變慢，但很容易被外部的刺激驚醒。
第二階段
第二階段（約20分鐘）：睡眠變得深一些，其EEG出現偶發性的8-14Hz震蕩，即“睡眠錠”（sleepspindle），這是一種短暫爆發的、頻率高、波幅大的腦電波。在此階段，睡眠者很難被喚醒。
第三階段
第三階段（約40分鐘）：此時出現高幅而緩慢的δ波，眼睛和軀體運動消失，有時也有“睡眠錠”。
第四階段
第四階段（約20分鐘）：深度睡眠階段，出現小于或等于2Hz的寬大的EEG節律，可能出現夢遊、夢呓、尿床等現象。
快速眼動睡眠階段
前四個階段的睡眠大約經過60-90分鐘，之後似乎進入了第一階段的睡眠，但這是并不是重複以上的過程，而是進入了一個全新的階段——快速眼動睡眠（rapideyemovementsleep,REM）階段。
在REM睡眠階段，腦的電生理活動迅速改變，δ波消失，出現高頻、低幅的腦電波。睡眠者的眼球開始快速做左右上下運動，并伴随着做夢。心律和血壓變得不規則，呼吸變得急促，但肌肉依然放松。
第1次REM睡眠一般持續5-10分鐘，再經過4個階段的睡眠，會有第2次REM睡眠，持續時間變長。最後一次REM睡眠長達1個小時。
周期性循環的特點
每個周期一般持續90分鐘，每晚重複多次。深度睡眠的時間在前半夜遠多于後半夜。當黎明臨近時，第三階段和第四階段的睡眠會逐漸消失。
