人在睡眠时，心脏仍在跳动，那脑呢？睡觉时，脑部也进入睡眠状态，但并不是整个脑都在睡觉。睡着的是大脑皮质、丘脑的一部分。下丘脑、中脑、脑桥、延髓是清醒着的，一直持续不断地运作。而沉睡的大脑，也并非总是维持熟睡的状态。
睡眠分为“REM睡眠期”（快速眼动睡眠期。REM是“Rapid Eye Movement”的缩写）及“非REM睡眠期”两种。REM睡眠期就是“浅睡期”， 身体虽然处于休息状态，大脑皮质却很清醒，仍在维持运作。而非REM睡眠期就是“熟睡期”，连大脑皮质都进入熟睡状态。不过在非REM睡眠期，身体（肌肉）并没有休息，因此睡觉的时候才会翻身。
睡眠一开始是慢慢进入非REM睡眠期的，60～70分钟后则进入REM睡眠期，之后持续20分钟，然后又会再转变为非REM睡眠期。睡眠具有一定的节奏，分为两种睡眠模式，每个循环周期约90分钟，一个晚上重复4～6次。