Der Mensch durchläuft während des Schlafs verschiedene Schlafphasen von 5 Non-REM und REM-Phasen, die sich mehrmals wiederholen. Die Dauer eines Zyklus beträgt ca. 90 Minuten und wiederholt sich i. d. R. bei Erwachsenen 5- bis 7-mal, bei Kindern nur 3- bis 5-mal. Die Gesamtschlafdauer beläuft sich somit bei Erwachsenen auf 6 bis 9 Std. und sinkt meist mit zunehmendem Lebensalter.
Der Schlafzyklus beginnt mit dem Zustand des "Wegdämmerns". Hier sind Hirn, Augenbewegungen und Muskelspannung noch recht aktiv. Allerdings verringert sich die Aktivität und auch die Umgebungswahrnehmung nimmt ab. Je mehr die Aktivität abnimmt, desto tiefer ist der Schlaf. Es folgt der Durchlauf der 5 Schlafphasen. Nach ca. 30 Minuten befindet sich der Mensch in der ersten Non-REM-Phase bei reduzierter Aktivität und leichtem Schlaf. Es folgt die zweite Non-REM-Phase als Zwischenstadium zu den Tiefschlafphasen, den Non-REM-Phasen 3 und 4. Diese dauern ca. 1 bis 2 Std. und stellen die wichtigsten Phasen für die Erholung dar. Den Abschluss der Schlafphasen bildet die REM-Schlafphase, in der charakteristisch schnelle Augenbewegungen auftreten, die Muskelspannung jedoch völlig abfällt und nur noch lebenswichtige Muskelarbeit von Herz und Zwerchfell (Atmung) stattfindet. Diese dauert zunächst nur wenige Minuten und im weiteren Verlauf des sich wiederholenden Schlafzyklus später dann länger. In der REM-Phase finden außerdem mentale Verarbeitungsprozesse sowie Träume statt – erinnern kann der Mensch sich an diese nur, wenn er innerhalb dieser Phase aufwacht. Am Ende des Schlafzyklus wird der Schlaf wieder leichter, bis der nächste Zyklus folgt.
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