Ο ύπνος REM είναι το στάδιο του ύπνου που χαρακτηρίζεται από γρήγορες κινήσεις των ματιών, έντονα όνειρα, σχεδόν πλήρη μυϊκή ατονία και δραστηριότητα εγκεφαλικών κυμάτων που μοιάζει με εγρήγορση. Καταλαμβάνει περίπου το ένα πέμπτο ενός φυσιολογικού νυχτερινού ύπνου σε υγιείς ενήλικες.

Οι περίοδοι ύπνου REM επαναλαμβάνονται αρκετές φορές κατά τη διάρκεια της νύχτας, και επιμηκύνονται προς το πρωί. Τα μάτια χτυπούν σαν τρεμάμενοι κάτω από τα κλειστά βλέφαρα. Ο καρδιακός ρυθμός και η αναπνοή γίνονται ακανόνιστες. Το σώμα ουσιαστικά παραλύει, εμποδίζοντας την πραγματοποίηση ονείρων. Τα περισσότερα αφηγηματικά όνειρα αναφέρονται από αφυπνίσεις σε αυτό το στάδιο. Ο ύπνος REM φαίνεται να υποστηρίζει την ενοποίηση της μνήμης, την επεξεργασία των συναισθηματικών συναισθημάτων και πτυχές της ανάπτυξης του εγκεφάλου.

Η στέρηση του ύπνου REM οδηγεί σε μια ανάκαμψη κατά την οποία το ποσοστό του REM αυξάνεται τις επόμενες νύχτες. Ορισμένα αντικαταθλιπτικά καταστέλλουν τον REM. Διαταραχές όπως η διαταραχή συμπεριφοράς ύπνου REM επιτρέπουν τη σωματική παράλυση των ονείρων επειδή η φυσιολογική παράλυση αποτυγχάνει. Το στάδιο αυτό παραμένει ένα από τα πιο διακριτικά και εντατικά μελετημένα χαρακτηριστικά του ύπνου των θηλαστικών.

Όταν τα μάτια κινούνται γρήγορα και το μυαλό γεμίζει με όνειρα ενώ το σώμα παραμένει ακίνητο, ο κοιμώμενος βρίσκεται σε κατάσταση REM.