Chez l'homme, la durée du sommeil passe de 16 heures sur 24 à la naissance à 6 heures sur 24 vers 70 ans. L'alternance activité/repos existe chez tous les êtres vivants, mais on ne peut parler de sommeil que pour ceux chez lesquels on a pu mesurer des variations de l'activité cérébrale. Chez tous les mammifères, on trouve deux états de sommeil manifestés par l'électroencéphalogramme (EEG) : le sommeil lent et le sommeil paradoxal (le sommeil des rêves). Chez l'homme, on peut distinguer sur les tracés de l'EEG du sommeil lent quatre stades au fur et à mesure que le dormeur s'enfonce dans le sommeil : ils vont de l'endormissement au sommeil profond.

Dans tous ces stades, le dormeur est calme, sa tension artérielle s'abaisse, son EEG, distinct à chaque stade, est ponctué d'activités qui le rendent apparemment irrégulier. Si on le réveille pendant le sommeil profond, il a besoin d'un temps de latence pour se resituer dans la réalité. Après le quatrième stade apparaît le sommeil paradoxal, qui est un sommeil encore plus profond ; celui-ci se caractérise par des mouvements oculaires rapides, une extrême baisse du tonus musculaire et par un EEG proche du tracé de veille. Si on réveille le dormeur pendant le sommeil paradoxal, il rapporte généralement un rêve. Le sommeil lent et le sommeil paradoxal se succèdent au cours de cycles de 90 à 120 min survenant 4 ou 5 fois pendant la nuit. Le sommeil paradoxal représente environ 20 % du temps de sommeil, le sommeil lent 80 %. Les phases intermédiaires (3 ou 4) sont de très courte durée.

Durant l'endormissement, on a parfois des sensations étranges, comme une impression de tomber : ce sont des hallucinations (dites hallucinations hypnagogiques), et non des rêves, qui ne se produisent que pendant le sommeil paradoxal.

Troubles du sommeil.

L'insomnie correspond à une difficulté à s'endormir ou à dormir suffisamment ; l'hypersomnie, au contraire, est un excès de sommeil. La narcolepsie, rare, se manifeste par de brusques accès de sommeil en pleine journée. Au cours des accès de somnambulisme (qui touche surtout les enfants), la personne se lève et déambule, parfois s'habille ou se met à parler ; elle ne garde ensuite aucun souvenir de ce qu'elle a fait.