قسّم العلماء مراحل النّوم إلى خمس مراحل بناءً على خصائص العقل والجسم أثناء النّوم، إذ قاموا بتسمية المراحل الأربعة الأولى بمرحلة نوم حركة العين غير السريعة (بالإنجليزية: Non-REM sleep)، والمرحلة الخامسة بمرحلة نوم حركة العين السريعة (بالإنجليزية: Rapid eye movement)، وفيما يأتي تفصيل لمراحل النوم الأربعة الأولى:
تُعدّ المرحلةَ الأولى بداية دورة النّوم، وتستمر مدتها ما بين خمس وعشر دقائق، إذ ينتج فيها العقل موجات ثيتا العالية (بالإنجليزية: Theta waves)، وهي موجات دماغية بطيئة جداً، وتتميز هذه المرحلة بأن النوم يكون فيها خفيفاً، وفي حال تم إيقاظ النّائم بهذه المرحلة، فإنّه يشعر وكأنّه لم يكن نائماً بالفعل، وقد تُعد هذه المرحلة مرحلةً انتقاليةً بين اليقظة والنّوم.
يبقى النّوم في هذه المرحلةِ خفيفاً، وتبدأ نبضات القلب بالتباطؤ، ودرجة حرارة الجسم بالانخفاض، إذ يستعدّ الجسم في هذه المرحلة للدخول إلى مرحلة النّوم العميق (بالإنجليزية: Deep sleep).
تُسمّى المرحلتان الثالثة والرابعة بالنّوم بطيء الموجة (بالإنجليزية: Slow Wave Sleep)، أو بنوم دلتا (بالإنجليزية: Delta sleep)، وعند وصول النّائم لهذه المرحلة فعادةً ما يكون إيقاظه أكثر صعوبةََ، إذ أظهرت بعض الدراسات أنّ الأصوات العالية التي تزيد عن مئة ديسيبل، لا توقظ الشخص النائم بهذه المرحلة، حيث يُشار لها عادةً بمرحلة النوم العميق، ويجدر بالذكر أنّه كلما تقدّم الشخص في العمر فإنّه يستغرق وقتاً أقل في مرحلة النوم بطيء الموجة، مقابل قضاء وقت أكثر في المرحلة الثانية من النّوم.
تبدأ عادةً مرحلة نوم حركة العين السريعة واختصاراً REM بعد تسعين دقيقةً من النّوم، وتستغرقُ أول فترةٍ منها عشر دقائق، أمّا الفترات التالية فتستمر لوقت أطول، إذ تستمر الفترة الأخيرة ما يُقارب الساعة، وتجدر الإشارة إلى أنّ 50% من نوم الأطفال الرُضّع يكون في هذه المرحلة، مقارنةً ب20% عند الأشخاص البالغين، ومن التغيرات التي تتطرأ على الجسم في هذه المرحلة ما يأتي: