Obwohl unser Körper während des Schlafes ruht, werden die Körperfunktionen nicht einfach abgeschaltet. Einige Organe arbeiten gedrosselt, andere sogar aktiver als im Verlauf des Tages. Um alle Körperabläufe zu regulieren, läuft das Gehirn im Schlaf erstaunlicherweise auf Hochtouren und der Körper durchläuft verschiedene Schlafphasen bzw. Schlafstadien. Die Schlafforschung unterscheidet insgesamt fünf Schlafphasen bzw. Schlafstadien.

Der Non-REM-Schlaf (orthodoxer oder synchroner Schlaf) umfasst vier Schlafphasen bzw. Schlafstadien: 

In der Einschlafphase (S1) und im leichten Schlaf (S2) können bereits leise Geräusche den Schlafenden wecken.

Die REM-Schlafphase (Traumschlafphase oder paradoxe/asynchrone Schlafphase) als "die Letzte im Bunde" ist die Abkürzung für die englische Bezeichnung "Rapid Eye Movement" und kann mit rascher Augenbewegung übersetzt werden. In dieser traumaktiven Schlafphase lassen sich unter den geschlossenen Augenlidern starke Augenbewegungen erkennen. Unser Gehirn verarbeitet während dieser Schlafphase die Ereignisse des Tages, ordnet Informationen, speichert neue und löscht alte Lerninhalte. Der REM-Schlaf spielt deshalb eine wichtige Rolle für unser Gedächtnis. Wird jemand aus dieser Schlafphase aufgeweckt, kann er sich meistens an seine Träume erinnern.

Diese fünf Schlafphasen bzw. Schlafstadien wiederholen sich drei- bis fünfmal pro Nacht, wobei die Schlaftiefe immer geringer wird, die Traumdauer dagegen immer länger. Nach einer kurzen Zeit des ruhigen Wachseins beginnt die Einschlafphase (S1). Nach 60 bis 90 Minuten durchläuft der Schläfer die vier Schlafphasen bzw. Schlafstadien in umgekehrter Reihenfolge, ohne dabei aufzuwachen. Der tiefste Schlaf ist nicht gleichzeitig der erholsamste Schlaf. Völlig entspannt und gelöst sind wir in den Phasen des Traumschlafes. Messungen der elektrischen Gehirnaktivität zeigten, dass das Gehirn während dieser Schlafperioden sehr aktiv ist und eher dem Wachzustand als dem sonstigen Schlaf entspricht, daher der Name paradoxe Schlafphase (als Gegensatz zu den vier orthodoxen Schlafphasen bzw. Schlafstadien S1 bis S4). Gleichzeitig ist während dieser REM-Phasen die Ansprechbarkeit für äußere Reize bis nahe der Unempfindlichkeit gedämpft. Je jünger der Mensch, desto mehr Zeit verbringt er im REM-Schlaf. Ältere Menschen kommen in der Regel mit weniger Schlaf aus bzw. schlafen in mehreren Abschnitten und holen oft in einem Mittags- oder Nachmittagsschlaf ihre Schlafdefizite nach.