Caracteriza-se por atividade elétrica cerebral síncrona, com elementos eletrencefalográficos próprios, tais como os fusos do sono,os complexos K e ondas lentas de grande amplitude. Há, nesse tipo de sono, diminuição da atividade do sistema nervoso autônomo simpático e aumento relativo do tônus do parassimpático, permanecendo vários parâmetros fisiológicos estáveis em um nível de funcionamento mínimo, tais como as frequências cardíaca e respiratória, a pressão arterial, o débito cardíaco e os movimentos intestinais.