Aceasta este o etapa a somnului caracterizata prin miscari oculare rapide sub pleoapele inchise. visele apar doar in aceasta faza. Fiecare persoana are pe parcursul unei nopti in care doarme, intre 3-5 perioade de somn REM. Ele apar la intervale de 1-2 ore si variaza ca durata. Un episod de somn REM poate dura intre 5 minute si o ora. Din durata totala a unui somn, aproximativ 20% reprezinta stadiul REM de somn.
Somnul REM este caracterizat de prezenta unor unde rapide si de joasa tensiune ale creierului care pot fi detectate in urma unei encefalograme, dar si de schimbari fiziologice de genul: relaxarea muschilor, batai neregulate ale inimii, ritm de respiratie accelerat, etc.