La mamifere și păsări, somnul poate fi împărțit în două categorii. În una dintre ele, ochii se mișcă rapid. Aceasta se numește somn REM (de la rapid eye movement). Majoritatea viselor au loc în această fază. Somnul REM are loc în mod normal la intervale de timp pe parcursul nopții. Perioadele de somn REM-sleep cresc în lungime în a doua jumătate a nopții. Somnul REM a fost descoperit pentru prima dată în 1952-53. Funcția somnului REM nu este bine înțeleasă.
În 1953, profesorul Nathaniel Kleitman și studentul său Eugene Aserinsky au definit mișcarea rapidă a ochilor și au făcut legătura între aceasta și vise. Somnul REM a fost descris în continuare de cercetători precum William Dement și Michel Jouvet.
Cealaltă categorie, în care această mișcare a ochilor nu are loc, se numește somn NREM (Non-REM-sleep). De obicei, visele nu apar în această perioadă. Există trei sau patru etape ale somnului NREM. Stadiul I abia dacă doarme, sau ațipește. Stadiul II este, de asemenea, somn ușor. În mod normal, la oamenii adulți, aproximativ jumătate din timpul petrecut în somn este petrecut în somn ușor. Etapele III și IV se numesc somn profund. Somnul profund este necesar pentru creștere și vindecare. Poate fi destul de dificil să trezești pe cineva care se află în stadiul III sau IV de somn. Uneori, stadiile III și IV sunt combinate și se numesc stadiul III.
Oamenii adulți dorm în mod normal în cicluri de 90 până la 110 minute fiecare. Somnul de o noapte poate fi format din patru sau fine din aceste cicluri. Fiecare ciclu include, în această ordine: stadiul I, stadiul II, stadiul III (IV), stadiul II și REM.
Faptul că atât păsările, cât și mamiferele prezintă somnul REM și NREM sugerează că această trăsătură a evoluat înainte ca cele două grupuri să difere în evoluția lor. Acest lucru sugerează că trăsătura REM/NREM este atât timpurie, cât și importantă în evoluția vertebratelor terestre.