Normal søvn består av to forskjellige fysiologiske deler: REM - dvs. parasøvn (rapid eye movement) og ikke-REM, dvs. ortosøvn (NREM). Ortosøvnen deles inn i fire faser som beskriver hvor dypt man sover (stadium 1-4, S1-4) basert på hjernens elektriske aktivitet og hvor lett personen vekkes. Søvnfasene S3 og S4 utgjør sammen dypsøvn (slow wave sleep) dvs. deltasøvn. Typiske tegn for REM-søvnen er kraftig varierende hjerterytme og blodtrykk, ujevn pusting, lav muskeltonus, hurtige øyebevegelser og elektroensefalogram (EEG) som tilsvarer våken tilstand.
Under den dype søvnen er pusten rolig og jevn, temperaturen i kroppen og i hjernen synker, hjernens blodsirkulasjon samt glukoseopptak reduseres og hjernens elektriske aktivitet består for det meste av store, langsomme spenningsavvekslinger. Man kjenner ennå ikke i detalj de forskjellige søvnfasene, men de siste årene har det kommet frem mange teorier om søvnens betydning. Det kan imidlertid allerede nå konstateres at den dype søvnen har en fysiologisk betydningsfull oppgave i forhold til stoffskiftet. Under REM-søvn skjer det ting i kroppen i forhold til innlæring, hukommelse og kreativitet.
Innsovningen skjer vanligvis innen en halv time, og i løpet av natten er man våken en knapp halvtime. Etter innsovningen blir ortosøvnen trinnvis dypere. Etter ca. 90 minutter oppnås den dypeste fasen i søvnen S4, der man går over til REM-søvn. Hos et friskt menneske varierer søvnfasene om natten på regelmessig måte helt til den siste oppvåkningen. Den dype søvnen konsentreres til tidlig på natten og REM-søvnen til den sisten delen av natten.