O primeiro ciclo de sono REM ocorre logo ao adormecer, durando aproximadamente 60 minutos e mantendo-se constante ao longo da noite.

O sono REM é caracterizado por movimentos oculares rápidos e atonia muscular, além de instabilidade nas frequências cardíaca e respiratória, com variações de pressão arterial.

Durante o sono NREM, principalmente nos estágios mais profundos (3 e 4), ocorre o relaxamento muscular e uma redução significativa das atividades metabólicas e da frequência cardíaca.

A maior quantidade de sono REM tende a ocorrer no último terço da noite, enquanto o estágio 4 do sono NREM predomina no primeiro terço da noite.

Em condições normais, a alternância entre os ciclos NREM e REM ocorre a cada 70 a 110 minutos, com 4 a 6 ciclos completos ao longo de uma noite de sono.