睡眠存在一个生物节律，即大约在90～100分钟的时间内经历一个有5个不同阶段的周期。通过脑电图（EEG）可以精确显示睡眠周期中的脑电活动。具体如下：
（1）阶段1是睡眠的开始，昏昏欲睡的感觉就属于这一阶段。此时脑波开始变化，频率渐缓，振幅渐小。
（2）阶段2开始正式睡眠。属于浅睡阶段。此时脑波渐呈不规律进行，频率与振幅忽大忽小，其中偶尔会出现被称为“睡眠锭”的高频、大波幅脑波，以及被称为“K结”的低频、很大波幅脑波。
（3）阶段3和阶段4是沉睡阶段，被试不易被叫醒。此时脑波变化很大，频率只有每秒1～2周，但振幅增加较大，呈现变化缓慢的曲线。这四个阶段的睡眠共要经过约60～90分钟，而且均不出现眼球快速跳动现象，故统称为非快速眼动睡眠。
（4）在阶段5，脑波迅速改变，出现与清醒状态时的脑波相似的高频率、低波幅脑波，但其中会有特点鲜明的锯齿状波。睡眠者通常会有翻身的动作，并很容易惊醒，似乎又进入阶段1的睡眠，但实际是进入了一个被称为快速眼动睡眠的睡眠阶段。因为，此时除了脑波的改变之外，被试的眼球会呈现快速跳动现象。如果此时将其唤醒，大部分人报告说正在做梦。因此，REM就成为睡眠第五个阶段的重要特征，也成为心理学家研究做梦的重要根据。
