熬夜對大腦的傷害不可逆，即使進行恢復性睡眠，仍然與夜間睡眠有本質區別。夜間的深睡眠不能經過白天的睡眠進行補充和恢復。所以熬夜對大腦的傷害不可逆，最重要的表現是精力和體力恢復比較差。白天的睡眠中沒有深睡眠，所以如果夜間的深睡眠受損，白天的恢復性睡眠不能更好恢復精力和體力，會出現認知功能受損。尤其是一些壞蛋白，如Aβ蛋白，經過睡眠能夠清除。如果沒有及時睡眠，這些壞蛋白就會沉積在腦內，影響到學習和記憶的功能，以至于產生阿爾茨海默式癡呆。部分基因的編碼也會出現異常，如腫瘤基因、心血管病基因、炎癥因子的基因等，其活性會明顯增加。而免疫功能的基因反而會降低，皮膚老化也快，而且白天睡眠也不能夠分泌生長激素，造成不長高等嚴重損害。