Os dois estágios distintos do sono tem como base características eletrofisiológicas exclusivas do eletromiograma.

O sono começa pelo estágio N1, caracterizado por atividade cerebral mista, de baixa amplitude e menor frequência, com exclusividade dos ritmo alfa e teta, movimentos oculares lentos e atonia muscular.

O estágio N2 é o estágio mais curto do sono, caracterizado por fusos do sono, complexo k e relato de sonhos.

O estágio N3 é caracterizado pela presença de ondas lentas de grande amplitude no EEG, predominando na segunda metade da noite.

O sono REM é caracterizado pela ativação do SNA simpático, com variações de frequência cardíaca e respiratória, pressão arterial, podendo ocorrer ereções penianas nos homens.