Les rythmes circadiens sont des cycles d'environ 24 heures qui régissent le sommeil et l'éveil, la température corporelle, la sécrétion d'hormones et de nombreux autres processus physiologiques. Ils sont générés de l'intérieur mais synchronisés par des signaux externes, notamment la lumière.

L'horloge biologique principale se situe dans le noyau suprachiasmatique de l'hypothalamus. Elle reçoit des informations directes de photorécepteurs spécialisés de la rétine qui détectent la luminosité ambiante. Elle coordonne ensuite les horloges périphériques de tout le corps par le biais de signaux neuronaux et hormonaux, notamment la libération nocturne de mélatonine par la glande pinéale. Lorsque le cycle jour-nuit externe se décale — comme lors du décalage horaire ou du travail de nuit —, l'horloge biologique interne ne se resynchronise que progressivement, ce qui entraîne les symptômes bien connus de fatigue et de troubles du sommeil.

Les différences individuelles en matière de rythme circadien, souvent appelées chronotype, varient des personnes matinales (« alouettes ») aux personnes vespérales (« hiboux »). L’adolescence s’accompagne généralement d’un décalage vers un horaire plus tardif, ce qui entre en conflit avec les horaires scolaires matinaux. La perturbation des rythmes circadiens est liée à des problèmes métaboliques, des troubles de l’humeur et une baisse des performances cognitives.

Le corps conserve sa mémoire temporelle même en l'absence d'horloges et de calendriers. Ce rythme interne est appelé rythme circadien.