根据美国全国神经紊乱和中风研究院（NINDS）网站信息，睡眠还可以粗略分成2部分：快速动眼期（REM）跟非快速动眼期（NREM）。当身体入眠后，就会在REM、非REM之间交替循环，深度睡眠属于NREM的范畴。
政治大学睡眠实验室主持人、心理学系教授杨建铭解释，睡眠前半段是NREM，后半段是REM长度较长。REM醒来后，80%能忆起“印象深刻的梦”；梦醒后，如无法记得太多细节，则较可能属于NREM，“NREM做的梦境，比较不那么鲜明。”
不过杨建铭说，要确认“真正的深度睡眠”有多长并不容易，最好的方式，就是自己感受醒来后的身体状态，“如果睡醒后很疲倦、觉得自己没睡饱、很累，可能就是深度睡眠不足。”杨建铭解释，临床上治疗睡眠困扰，会先从生理干扰（如：呼吸中止症等）着手，后续再缓解睡眠者的精神压力。
深度睡眠要多久才够？
深度睡眠多久才算够？杨建铭说，科学上没有明确的评估指标。不过发育中的青少年或年轻人，可能需要更长的深度睡眠，来帮助身体生长、修复。根据《睡眠健康》期刊的研究，学龄孩童约需20～25%的深眠时间，成人则需要16～20%的深眠时间。需要注意的是，缺乏深眠时间，并不一定代表有睡眠障碍，但深度睡眠确实较容易创造有质量的睡眠经验。
深度睡眠时间与年龄有关，年纪愈大，愈难进入深眠，且男性的减少幅度比女性更明显。30岁以下的人，每晚平均能享有2小时的深度睡眠；65岁以上的人，每晚平均只有30分钟能进入深度睡眠，有些人甚至一整晚完全没有深度睡眠。
睡眠时间分为4大阶段
根据《睡眠障碍与睡眠不足》一书，我们的睡眠有75%时间都属于“NREM”，包括深度睡眠在内（约占13～23%），其余只有25%是“REM”。
2007年，美国睡眠医学学会（AASM）发布研究，修改过去学界对睡眠的定义，将睡眠主要分为4个层次（3个NREM、1个REM），每一层都各自有修复认知表现、或让体力恢复的功能，同时也进行记忆巩固（memory consolidation），让大脑消化、处理白天吸收的信息。
N1（约数分钟）：属于NREM的第一层，从清醒进入睡眠的状态，介于半睡半醒之间。此时心跳、动眼速度、脑波和呼吸活动都开始趋缓，肌肉则渐渐放松，偶尔会有抽搐现象。
N2（占总长约50%）：“浅眠”占整晚睡眠时间最多，全身的系统、核心体温慢慢下滑，眼球停止转动。身体虽然活动力骤降，但偶尔还是会有突然出现的活动（比如半夜惊醒）。
N3（深度睡眠，占总长约13～23%）：也称为“慢波睡眠（SWS）”或“Delta波睡眠”，肌肉会处于全然的放松状态，心跳、呼吸、脑波都降到最低点。即便周遭有巨大声响，也很难把深眠的人吵醒。每个周期的深度睡眠从45～90分钟不等，属于NREM的最深一层。
REM（占总长约25%）：入睡后约90分钟，会进入REM睡眠，眼球以高速左右摆动，呼吸变快且不规律，血压跟心跳速度开始上升，脑波也回到与清醒差不多的状态。REM是最容易做梦的阶段，此时手臂、大腿都会暂时陷入“瘫痪”，防止身体将梦中的操作表现出来。
