O sono não é um fenômeno homogêneo. Ele ocorre de forma cíclica e cada ciclo apresenta vários estágios, alternando fases de sono profundo e leve. Em média, cada ciclo dura entre 60 e 90 minutos e é dividido nos seguintes estágios:
Estágio 1: é a fase inicial do sono, ou seja, a transição entre o estado de vigília e o sono. Pode durar de alguns segundos a até cerca de 5 minutos. É caracterizado pelo sono leve, do qual somos facilmente despertados. O estado de consciência é baixo e a atenção, reduzida. Nessa fase, o indivíduo pode ouvir e falar, mas, provavelmente, não irá se lembrar depois que acordar. Corresponde a cerca de 5% do tempo total de sono e pode ocorrer também durante a mudança de estágios.
Estágio 2: ainda é uma fase de sono leve, mas não tanto como no estágio 1. Dura de 10 a 20 minutos.
Estágio 3: é o início do sono profundo. A atividade cerebral se torna mais lenta e o processo de recuperação fisiológica do organismo se inicia. Dura de alguns segundos até cerca de 5 minutos.
Estágio 4: sono profundo. Nesta fase diminuem a freqüência cardíaca, a respiração e a temperatura corporal. É neste estágio que ocorre a produção de hormônios. Dura cerca de 20 minutos.
Sono REM: também conhecido como estágio 5 ou sono paradoxal. No sono REM, os olhos se mexem rapidamente por baixo das pálpebras fechadas, porém o restante da musculatura do corpo permanece totalmente relaxada. O nome REM vem da sigla em inglês para movimentos rápidos dos olhos (rapid eyes movements). Nesta fase, embora a pessoa esteja dormindo profundamente, as ondas cerebrais possuem um padrão de atividade similar àquele da vigília, daí o nome sono paradoxal. Este estágio dura de 15 a 20 minutos e é nele que ocorrem os sonhos.
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