临床研究表明，做梦既不是在深度睡眠中发生，也不是在浅睡眠中发生，而是发生于快速动眼睡眠时期。睡眠是觉醒交替循环的生理过程，具有周期性现象，由多个不同的睡眠期组成。
根据睡眠时机体在不同阶段的脑、肌肉、眼等的活动特点，将睡眠分为两种时相，即非快速动眼睡眠期和快速动眼睡眠期，又可被称为慢波睡眠和快波睡眠，也可称为正相睡眠和异相睡眠。
其中非快速动眼睡眠由浅入深，分为四个时期，分别是入睡期、浅睡期、熟睡期和深睡期。其中入睡期是清醒与睡眠的一个过渡阶段，只能维持几分钟。而浅睡期是睡眠逐渐加深，但依然容易被唤醒的时期，持续20-30分钟，此时呼吸和心跳会减慢。
熟睡期时的呼吸比较均匀，心跳依然缓慢，需要在巨响下才能被唤醒，而深睡期时身体完全放松，此时会发生夜尿和梦游，但极难被唤醒。
在快速动眼睡眠期，机体的各种感觉功能减退，出现眼球快速运动、血压上升、心率加快等现象，并且会出现各种充满色彩的梦，在梦中容易惊醒。
在快速动眼睡眠期，如果被唤醒，容易导致机体的感觉混乱和猜疑，所以部分人群会在醒后出现沮丧、难过 等症状。