REM uykusu, hızlı göz hareketleri, canlı rüyalar, neredeyse tamamen kas atonisi ve uyanıklığa benzeyen beyin dalgası aktivitesi ile karakterize edilen uyku evresidir. Sağlıklı yetişkinlerde normal bir gece uykusunun yaklaşık beşte birini oluşturur.

REM uykusu dönemleri gece boyunca birkaç kez tekrarlanır ve sabaha doğru uzar. Gözler kapalı göz kapaklarının altında hareket eder; kalp atışı ve solunum düzensizleşir; vücut adeta felç olur ve rüyaların gerçekleşmesi engellenir. Anlatısal rüyaların çoğu bu evredeki uyanıklıklardan bildirilmektedir. REM uykusunun hafıza pekiştirme, duygusal işleme ve beyin gelişiminin bazı yönlerini desteklediği görülmektedir.

REM uykusundan mahrum kalmak, sonraki gecelerde REM oranının artmasına yol açan bir geri tepmeye neden olur. Bazı antidepresanlar REM uykusunu baskılar. REM uykusu davranış bozukluğu gibi rahatsızlıklar, normal felç mekanizmasının başarısız olması nedeniyle rüyaların fiziksel olarak canlandırılmasına olanak tanır. Bu evre, memeli uykusunun en belirgin ve yoğun olarak incelenen özelliklerinden biri olmaya devam etmektedir.

Gözler hızla hareket ederken, zihin hayallerle doluyor ve vücut hareketsiz kalıyorsa, uyuyan kişi REM uykusundadır.