第一期呈现低电压的脑波，频率快慢混合，以4~7次/秒的频率为主。第二期也是一个较低电压脑波，开始出现短时成串的12~14次/秒的睡眠纺锤波或者是顶部驼峰波，少量的纺锤波出现，代表浅睡眠。第三期的脑电图以睡眠纺锤波为主，这是一个主要的标志，而且频率是1~2次/秒，也就是S波。第四期出现0.5~3次/秒、高波幅不规则慢波，的出现占了总时间的50%以上，说明进入了深睡眠的状态。