Etapele somnului pot fi împărțite în două mari categorii: somn non-REM și somn REM (Rapid Eye Movement). Somnul non-REM poate fi împărțit în continuare în stadiul N1, N2 și N3. Modul în care oamenii de știință despre somn împart somnul în etape s-a schimbat de mai multe ori de când a început clasificarea etapelor de somn la sfârșitul anilor 1930. Etapele au fost descrise pentru prima dată în 1937 de Loomis et al, apoi actualizate în 1957 odată cu descoperirea Mișcării Rapide a Ochilor, cea mai profundă perioadă de somn, în care au loc aproape toate visele memorabile. O actualizare din 2007, prezentată în Manualul AASM pentru scorul somnului și evenimentelor asociate, publicat de Academia Americană de Medicină a Somnului (AASM), a fuzionat a treia și a patra etapă a somnului, lăsând doar o a treia etapă.
Etapele somnului sunt clasificate folosind o varietate de mijloace, inclusiv măsurarea undelor EEG (cunoscute în mod colocvial ca „unde cerebrale”), indicatori fiziologici și rapoarte subiective. N1 este definit în principal ca tranziția creierului de la undele alfa (cu o frecvență de 8 până la 13 Hz, obișnuită pentru oamenii trezi) la undele theta (cu o frecvență de 4 până la 7 Hz). N1 se află la granița dintre somn și veghe, cunoscut sub numele de „somn somnolent” sau somnolență. Comun acestei etape sunt zvâcnirile scurte, involuntare, cunoscute sub numele de smucituri hipnice, precum și imaginile hipnagogice, care pot include fosfene (pete colorate neclare) sau constante de formă (imagini mentale modelate).
A doua dintre etapele somnului este N2. Semnele caracteristice ale somnului N2 sunt „sleep spindles”, salturi EEG de 0.5-1 secundă de unde de 12-16 Hz și „K-complexes”, vârfuri scurte de tensiune pe EEG care durează o perioadă similară de timp și urmează fusurile de somn. în rafale. Se știe că complexele K apar în mod aleatoriu în timpul somnului N2, dar apar și ca răspuns la stimuli auditivi, de exemplu, dacă cineva bate la ușa unei persoane care doarme. În timpul N2, conștientizarea conștientă a mediului extern dispare și mușchii se relaxează. N2 reprezintă aproximativ jumătate din timpul de somn la adulți.
A treia dintre etapele somnului este N3, sau somn cu unde lente (SWS). Somnul cu unde lente este caracterizat de unde delta, (0.5 până la 4 Hz), numite și ritmuri delta. Efectele neobișnuite ale somnului, numite parasomnii, apar în acest stadiu și includ terori nocturne, enurezis, somnambulism și vorbire în somn. Dacă este lipsită de somn, o persoană trece foarte repede în somnul N3 și REM, ceea ce sugerează că ambele sunt esențiale.
Ultima etapă a somnului, considerată oficial parte a N3, este cea mai faimoasă etapă a somnului, cunoscută sub numele de somn REM. Somnul REM este locul unde apar visele și ochii se mișcă rapid, probabil urmărind obiectele din vis. Majoritatea viselor sunt uitate, chiar și în timpul REM, dar majoritatea oamenilor, cel puțin vag, dacă nu viu, își amintesc prezența viselor în timpul somnului REM.