正常睡眠睡眠是由两个交替出现的不同时相组成：一个时相称为慢波睡眠，又称非快速眼动睡眠（nonrapid eye movement，NREM sleep）；另一个时相称为异相睡眠，又称快速眼动睡眠（rapid eye movementsleep，REM sleep）。
慢波睡眠（slow wave sleep）：人们入睡后所发生的睡眠大多数属于此种。根据人脑电波的特征，一般将此时相区分为1、2、3、4期，相应于睡眠由浅入深的过程。1期，呈现低振幅脑电波，频率快慢混合，而以4～7次/秒的θ波为主。此期常出现于睡眠开始和夜间短暂苏醒之后。2期，也呈现较低振幅脑电波，中间常出现短串的12～14次/秒的睡眠梭形波和一些复合波。此期是慢波睡眠的主要成分，代表浅睡过程。3期，常呈现短暂的高振幅脑电波，振幅超过50微伏，频率为1～2次/秒的δ波。4期呈现高振幅脑电波。此期以δ波为主。其出现时间占总时间的1/2以上，代表深睡状态。3期与4期仅有量的差别，而无质的不同。通常认为，4期慢波睡眠具有促进体力及精力恢复的功能。因为观察到在长时间的体力劳动或不睡后，在恢复睡眠中此期持续时间最长。随着睡眠由浅入深，逐步丧失意识、血压稍降、心率及呼吸减慢、瞳孔缩小、体温及基础代谢率降低、尿量减少、胃液增多、唾液分泌减少、发汗机能增强，上述生理变化都较稳定。
异相睡眠（paradoxical sleep）：此时相为在睡眠过程中周期性出现的一种激动状态。脑电图与觉醒时的相似，呈现低振幅去同步化快波。虽然各种感觉机能进一步减退、运动机能进一步降低、肌肉几乎完全松弛、运动系统受到很强的抑制，但植物性神经系统活动增强，如血压升高、心率及呼吸加速、脑血流量及耗氧量增加等。此外，在此时相内还会出现间断的阵发性表现。例如频频出现快速的眼球运动、四肢末端和颜面肌肉抽动等。