Spánek za normálních okolností probíhá v určitých cyklech. Každý cyklus trvá asi hodinu a půl a skládá se ze dvou fází – REM a NREM (non REM). Tyto fáze můžeme od sebe snadno odlišit pomocí vyšetření EEG (elektroencefalografie). Můžeme na ně však také usoudit prostým pozorováním spícího člověka. Fázi REM poznáme podle toho, že dotyčný nepravidelně dýchá a pohybuje očima. Srdeční frekvence se zvyšuje na hodnoty blížící se bdělému stavu, stejně jako dýchání však i tepová frekvence může být nepravidelná. Podle toho se také tato fáze nazývá – REM je zkratkou pro Rapid Eye Movements, čili rychlé oční pohyby. Během REM fáze se zdají „živé“ sny, a pokud dotyčného probudíme, s velkou pravděpodobností si bude sen pamatovat. REM fáze je důležitá pro obnovení duševních sil a u zdravého člověka se během noci objeví minimálně třikrát. Vzhledem k aktivitě mozku a autonomního nervového systému během REM fáze, která tak v podstatě spánek moc nepřipomíná, hovoříme někdy o tzv. paradoxním spánku – dotyčný spí, ale ve skutečnosti prožívá určitou situaci (ve snu).
NREM fáze není tak „aktivní“, skládá se však ze čtyř dalších stadií, která na sebe navazují a během kterých se spánek stále více prohlubuje. Během NREM fáze je aktivita mozku poměrně nízká a dochází spíše k obnově fyzických sil.
Během usínání dochází postupně ke zpomalení dýchání, tepové frekvence, poklesu krevního tlaku. Zmenšuje se i svalové napětí, které bývá doprovázeno záškuby svalstva. Následují postupně stadia NREM spánku, od prvního až po čtvrté, které trvají celkově asi 70–80 minut. Ze čtvrtého stadia se spánek vrací krátce do třetího až druhého stadia, na které záhy navazuje REM fáze trvající jen asi 5–10 minut. Po skončení REM fáze se dovršuje jeden spánkový cyklus a začíná nový – prvním stadiem NREM. Cyklus se opakuje přibližně čtyřikrát až pětkrát: 4x 1,5 hodin = standardních 6–7 hodin spánku. V průběhu noci dochází ke zkracování třetího a čtvrtého stadia NREM spánku a prodlužování REM fáze. Tuto změnu můžeme interpretovat tak, že v první polovině noci dochází zejm. k načerpání fyzických sil, kdežto druhá polovina noci obnovuje více síly duševní. Trvání REM a NREM také ovlivňuje věk – u kojenců tvoří REM až polovinu délky spánku, u starých lidí přibližně jen 20 procent.
