Сон оценивается с помощью полисомнографа с одновременной регистрацией активности головного мозга на электроэнцефалограмме (ЭЭГ), частоты движения глазных яблок на электроокулограмме и мышечного тонуса на электромиограмме. Одновременно можно применять и другие физиологические тесты. Результаты ЭЭГ используются для описания стадий сна.
В среднем человеку требуется 15-20 мин для того, чтобы заснуть. В течение следующих 45 мин после засыпания наступают III и IV стадии сна (самый глубокий сон; требуется наибольшая стимуляция, чтобы разбудить человека). Примерно через 45 мин после IV стадии наступает первый период быстрого движения глазных яблок (REM-фаза, средняя продолжительность 90 мин). С течением ночи каждая REM-фаза становится длиннее. В дальнейшем сон становится более чутким и нередко сопровождается сновидениями (REM-фаза сна).