U ssaków i ptaków sen można podzielić na dwie kategorie. W jednej z nich, oczy poruszają się szybko. Nazywa się to REM-sleep (od szybkiego ruchu oczu). Większość snów ma miejsce w tej fazie. REM-sleep występuje normalnie w odstępach czasu przez całą noc. Długość okresów REM-snu zwiększa się w drugiej połowie nocy. REM-sleep został po raz pierwszy odkryty w latach 1952-53. Funkcja REM-snu nie jest dobrze poznana.
Profesor Nathaniel Kleitman i jego uczeń Eugeniusz Aserinsky określili szybki ruch oka i powiązali go z marzeniami w 1953 roku. REM sen był dalej opisywany przez naukowców, w tym Williama Dement'a i Michela Jouvet'a.
Druga kategoria, w której ten ruch oczu nie ma miejsca, nazywa się NREM-sleep (Non-REM sleep). Zazwyczaj w tym czasie nie dochodzi do snów. Istnieją trzy lub cztery etapy NREM-sleep. Etap I to po prostu ledwo co zasypianie, albo snucie. Etap II to również lekki sen. Normalnie, u dorosłych ludzi, około połowy czasu spędzonego we śnie jest spędzany w lekkim śnie. Etapy III i IV nazywane są głębokim snem. Głęboki sen jest niezbędny dla wzrostu i uzdrowienia. Ja może być dosyć trudny budzić się kogoś kto jest w etapie III lub IV snu. Czasami etapy III i IV są łączone i nazywane etapem III.
Dorośli ludzie zazwyczaj śpią w cyklach 90 do 110 minut każdy. Nocny sen może być cztery lub więcej z tych cykli. Każdy cykl obejmuje, w tej kolejności: etap I, etap II, etap III (IV), etap II i REM.
Fakt, że zarówno ptaki jak i ssaki wykazują REM i NREM sen sugeruje, że cecha ta ewoluowała zanim te dwie grupy rozeszły się w swojej ewolucji. Sugeruje to, że cecha REM/NREM jest zarówno wczesna, jak i ważna w ewolucji kręgowców lądowych.