快速眼动睡眠 :
在快速眼动睡眠阶段，高频率、低波幅的脑电波出现，与个体在清醒状态的脑电活动很相似，脑代谢与脑血流量增加，大部分脑区神经元活动增加，睡眠者的眼球开始快速左右、上下移动。此睡眠阶段觉醒阈最高，一般的外界刺激不易唤醒。此外，除眼肌和中耳肌外，其他全身肌肉张力极低（松弛），出现弥散而频繁的肌肉抽动，尤以面部和手部为多见。婴幼儿常见微笑、皱眉等动作。睡眠者交感神经兴奋，表现为呼吸由深慢均匀而变得浅快、不规则，心率增快，血压升高并波动，瞳孔时大时小，体温调节功能丧失，运动及各种感觉功能显著减退等，其他如阴茎或阴蒂勃起也在此期。
多梦是快速眼动睡眠阶段的另一个主要特征。此期被唤醒者绝大多数（85％）主诉正在做梦，且梦境生动鲜明、知觉性强，尤以视知觉突出。梦境一般只发生在这一时期，因此这一时期又称睡梦期。磨牙、发作性睡病都发生在此期间。某些内科疾病也发生在此睡眠期，如心绞痛、哮喘、十二指肠溃疡等。剥夺快速眼动睡眠，个体会出现焦虑、易激惹、情绪敌对、注意力涣散、记忆障碍等症状。快速眼动睡眠及梦是正常生活所必需的生理活动，但快速眼动的本质仍未确定，有学者认为快速眼动睡眠时是处理脑组织代谢废物，有学者认为此时期主要制备日间神经细胞所需的蛋白质及神经递质等，因此仍须开展进一步的相关研究。