El sueño REM es la fase del sueño caracterizada por movimientos oculares rápidos, sueños vívidos, atonía muscular casi completa y actividad de ondas cerebrales similar a la del estado de vigilia. Ocupa aproximadamente una quinta parte de una noche de sueño normal en adultos sanos.

Durante la noche, se repiten varias veces los periodos de sueño REM, que se prolongan hacia la mañana. Los ojos se mueven rápidamente bajo los párpados cerrados; el ritmo cardíaco y la respiración se vuelven irregulares; el cuerpo queda prácticamente paralizado, impidiendo la representación de los sueños. La mayoría de los sueños narrativos se producen al despertar durante esta fase. El sueño REM parece favorecer la consolidación de la memoria, el procesamiento emocional y ciertos aspectos del desarrollo cerebral.

La privación del sueño REM produce un efecto rebote, aumentando la proporción de sueño REM en las noches siguientes. Ciertos antidepresivos suprimen el sueño REM. Trastornos como el trastorno de conducta del sueño REM permiten la representación física de los sueños debido a la falla de la parálisis normal. Esta fase sigue siendo una de las características más distintivas y estudiadas del sueño en los mamíferos.

Cuando los ojos se mueven rápidamente y la mente se llena de sueños mientras el cuerpo permanece inmóvil, la persona está en la fase REM del sueño.