Sen REM to faza snu charakteryzująca się szybkimi ruchami gałek ocznych, wyrazistymi marzeniami sennymi, niemal całkowitą atonią mięśniową oraz aktywnością fal mózgowych przypominającą czuwanie. Zajmuje ona około jednej piątej normalnego snu u zdrowych dorosłych.

Okresy snu REM powtarzają się kilkakrotnie w ciągu nocy, wydłużając się ku porankowi. Oczy uciekają spod zamkniętych powiek; tętno i oddech stają się nieregularne; ciało jest skutecznie sparaliżowane, co uniemożliwia realizację marzeń sennych. Większość snów narracyjnych odnotowuje się po przebudzeniu w tej fazie. Sen REM wydaje się wspierać konsolidację pamięci, przetwarzanie emocji i rozwój mózgu.

Deprywacja snu REM prowadzi do odbicia, w którym udział fazy REM wzrasta w kolejnych nocach. Niektóre leki przeciwdepresyjne hamują fazę REM. Zaburzenia takie jak zaburzenia zachowania podczas snu REM pozwalają na fizyczne odgrywanie snów, ponieważ zanika naturalny paraliż. Faza ta pozostaje jedną z najbardziej charakterystycznych i intensywnie badanych cech snu ssaków.

Gdy oczy poruszają się szybko, a umysł wypełniają marzenia senne, a ciało pozostaje nieruchome, osoba śpiąca znajduje się w fazie REM.