睡眠过程由几个睡眠周期组成，一个睡眠周期约为90分钟，主要由4个时期构成，即NREM1期、NREM2期、NREM3期、NREM4期和REM睡眠，其中NREM1期、2期为浅睡阶段，此阶段容易被唤醒，NREM3期-4期为深睡眠阶段，在整个睡眠期间，先是从NREM1期-4期的顺序进行，然后再以相反的顺序返回到1期；之后有REM阶段插入，持续10-20分钟，再进行NREM睡眠周期。

这种睡眠周期会反复循环3-5次，每个周期中各期并不一定齐全，但都是从1期开始，凌晨时每个周期中的睡眠深度变浅，不会再达到4期。

睡眠周期会随着时间和年龄的变化而有所改变。例如沉睡阶段在第一个周期持续约60分钟，在之后的周期持续时间会逐渐减少；快速眼动睡眠在第一个周期内很短，随后逐渐增加，一晚上共90-120分钟，最后一次可以长达1小时。所以，大多数的梦是发生在一夜的后半期。

新生儿的快速眼动睡眠占时间最多，约占睡眠时间的50%；一般大学生的睡眠，阶段2约占睡眠时间的50%，阶段4约占15%，快速眼动睡眠则约占25%；老年人一夜中出现快速眼动睡眠的时间约占18%。