在睡眠過程中，有一段時間腦電波頻率變快、振幅變低，同時還表現出心率加快、血壓升高、呼吸變淺變快、呼吸不規律，肌肉松弛等。眼球不停地左右擺動，稱為快速眼動睡眠。快速眼動睡眠在鞏固大腦功能方面，比如記憶和學習等有重要的作用。如果在快速動眼期被叫醒，多數人都在做夢。其實在睡眠的各個時期都可以做夢，只是在快速動眼時期做夢最多、最清晰，情緒起伏最大。所以，快動眼睡眠對記憶的儲存、整理，提高學習與整合能力有重大的意義。經常缺失這一時期的睡眠，記憶力會損失慘重。 有時候快動眼睡眠被認為是一種似是而非的睡眠狀態。腦電波顯示腦干不斷向上發出神經沖動，幫助記憶的儲存與提取，信息的重組和分類，此時更像是覺醒。當過于用功時，快動眼期也會隨之活躍。充分的快動眼睡眠對白天工作效率的提高、記憶力都極為重要。