O sono REM é a fase do sono caracterizada por movimentos rápidos dos olhos, sonhos vívidos, atonia muscular quase completa e atividade cerebral semelhante à da vigília. Ocupa aproximadamente um quinto do sono noturno normal em adultos saudáveis.

Os períodos de sono REM repetem-se várias vezes durante a noite, tornando-se mais longos em direção à manhã. Os olhos movem-se rapidamente sob as pálpebras fechadas; os batimentos cardíacos e a respiração tornam-se irregulares; o corpo fica praticamente paralisado, impedindo a ocorrência de sonhos. A maioria dos sonhos narrativos é relatada durante despertares nesta fase. O sono REM parece contribuir para a consolidação da memória, o processamento emocional e aspetos do desenvolvimento cerebral.

A privação do sono REM leva a um efeito de ricochete, no qual a proporção de sono REM aumenta nas noites seguintes. Certos antidepressivos suprimem o sono REM. Perturbações como a perturbação comportamental do sono REM permitem a manifestação física dos sonhos, pois a paralisia normal falha. Esta fase continua a ser uma das características mais distintivas e intensamente estudadas do sono nos mamíferos.

Quando os olhos se movem rapidamente e a mente se enche de sonhos enquanto o corpo permanece imóvel, a pessoa está em sono REM.