Der Schlaf wird entsprechend der Hirnstromaktivitäten, der Muskelspannung und der Augenbewegungen in mehrere Phasen eingeteilt.

Entspannter Wachzustand vor dem Einschlafen: die Kurven der aufgezeichneten Hirnströme sind regelmässig, die Muskelspannung ist relativ gross, und die Augen sind in Bewegung.

Stadium 1: das ist die Einschlafphase. Hier treten kleine, rasche, unregelmässige Hirnwellen auf, die Augenbewegungen werden pendelförmig.

Stadium 2: die Hirnstromaktivitäten verlangsamen sich. Die Muskelspannung nimmt ab, die Augen sind ruhig; mehr als die Hälfte des Schlafs setzt sich aus diesem Stadium zusammen.

Stadien 3 und 4: die Hirnkurven werden höher und langsamer, die Muskeln sind entspannt, die Augen ruhig. Dies ist Tiefschlaf.

REM-Schlaf: kleine, schnelle Hirnwellen zeichnen diese Phase aus. Die Muskeln sind – bis auf gelegentliches Zucken – völlig entspannt. Sehr auffällig sind die raschen Augenbewegungen.Diese haben der Schlafphase auch den Namen gegeben: Rapid-Eye-Movement-, abgekürzt REM-Schlaf. Diese Phase wird oft als «Traumphase» bezeichnet. Wer in dieser Phase aufwacht, kann meist über Träume berichten. Träume treten aber in jedem Schlafstadium auf. In der REM-Phase ist der Atem unregelmässig, Puls und Blutdruck schwanken.

Mit jeder REM-Phase beginnt ein neuer Schlafzyklus. 
Ein Schlafzyklus beinhaltet alle oben aufgeführten Stadien in unterschiedlicher Länge. Insgesamt dauert ein Zyklus ca. 90 Minuten. Das bedeutet, dass wir während einer Nacht etwa 4 bis 5 Zyklen durchlaufen, wobei die (langen) Tiefschlafphasen (Stadien 3 und 4) eher am Anfang der Nacht auftreten, und die REM-Phasen gegen Morgen zunehmen.