Etapy snu można podzielić na dwie szerokie kategorie: sen nie-REM i sen REM (Rapid Eye Movement). Sen inny niż REM można dalej podzielić na etap N1, N2 i N3. Sposób, w jaki naukowcy zajmujący się snem dzielą sen na etapy, zmienił się kilka razy od czasu, gdy kategoryzacja etapów snu rozpoczęła się pod koniec lat 1930. XX wieku. Etapy zostały po raz pierwszy opisane w 1937 r. przez Loomisa i wsp., a następnie zaktualizowane w 1957 r. wraz z odkryciem Rapid Eye Movement, najgłębszego okresu snu, w którym występują prawie wszystkie niezapomniane sny. Aktualizacja z 2007 roku, przedstawiona w The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events, opublikowanej przez Amerykańską Akademię Medycyny Snu (AASM), połączyła trzecią i czwartą fazę snu, pozostawiając tylko trzecią fazę.
Etapy snu są klasyfikowane za pomocą różnych środków, w tym pomiaru fal EEG (potocznie znanych jako „fale mózgowe”), wskaźników fizjologicznych i raportów subiektywnych. N1 definiuje się przede wszystkim jako przejście w mózgu od fal alfa (o częstotliwości od 8 do 13 Hz, typowej dla osób przebudzonych) do fal theta (o częstotliwości od 4 do 7 Hz). N1 znajduje się na granicy snu i jawy, znanej jako „senny sen” lub senność. Wspólne dla tego etapu są krótkie, mimowolne drgania znane jako hipniczne szarpnięcia, a także obrazy hipnagogiczne, które mogą obejmować phosphenes (rozmyte kolorowe plamy) lub stałe formy (wzorcowane obrazy mentalne).
Drugim etapem snu jest N2. Charakterystycznymi objawami snu N2 są „wrzeciona snu”, 0.5-1 sekundowe skoki EEG fal 12-16 Hz oraz „kompleksy K”, krótkie skoki napięcia na EEG, które trwają przez podobny czas i podążają za wrzecionami snu w seriach. Wiadomo, że kompleksy K występują losowo podczas snu N2, ale pojawiają się również w odpowiedzi na bodźce słuchowe, na przykład, gdy ktoś puka do drzwi śpiącej osoby. Podczas N2 zanika świadoma świadomość otoczenia zewnętrznego, a mięśnie rozluźniają się. N2 stanowi około połowy czasu snu u dorosłych.
Trzeci etap snu to N3, czyli sen wolnofalowy (SWS). Sen wolnofalowy charakteryzuje się falami delta (0.5 do 4 Hz), zwanymi również rytmami delta. Na tym etapie pojawiają się nietypowe efekty snu, zwane parasomniami, które obejmują lęki nocne, moczenie nocne, lunatykowanie i mówienie przez sen. Osoba pozbawiona snu bardzo szybko zapada w sen N3 i REM, co sugeruje, że oba są niezbędne.
Ostatni etap snu, oficjalnie uważany za część N3, jest najbardziej znanym etapem snu, znanym jako sen REM. Sen REM to miejsce, w którym pojawiają się sny, a oczy szybko się przemieszczają, prawdopodobnie śledząc obiekty snu. Większość snów zostaje zapomniana, nawet podczas fazy REM, ale większość ludzi przynajmniej mgliście, jeśli nie wyraźnie, pamięta sny podczas fazy REM.