Uyku, canlılar için dinlenmenin en doğal ve konforlu biçimidir. Çoğu canlı türünde, başta insanlar olmak üzere, kanatlı hayvanlarda, balıklarda ve memelilerde gözlemlenen bir davranıştır. Uyku, canlı organizmanın gerektiği gibi çalışması için şarttır. Uyku, baygınlık veya şuursuzluk hali değildir; baygınlık ve şuursuzluk halinde olan canlı zaman kavramını yitirirken, uyku uyuyan canlı için zaman kavramı halen etkindir. Örneğin, bayılan bir insan kendine geldiğinde ne olduğunu, nerede olduğunu ve ne kadar süredir bu halde olduğunu bilmez. Ancak uykudan uyanan bir insan, hangi halde uyuduğunu, ne kadar uyuduğunu ve hatta kimi özel yetenekli insanlar uyumadan önce belirledikleri süre sonunda uyanabilirler.

İnsanlarda yeterli uyku alınamaması asabiyet, dikkat dağınıklığı, unutkanlık gibi psikolojik sorunlara yol açarken, gereğinden fazla uyku da bunalım ve depresyon gibi ruhsal rahatsızlıklara neden olabilir. Uyku bozukluğu birçok insanda kronik hale gelerek büyük sorunlara yol açmaktadır. Uzmanlara göre, yetişkin insanların uyku süresi sekiz saat olmalı, eksik ya da fazla olmamalıdır. Dolayısıyla, ömrümüzün üçte biri uykuda geçmektedir. Uyku, bedenin dinlenerek bir gün boyunca karşılaştığı bilgileri ve yaşadığı olayları hafızaya kaydetme sürecidir. Birçok öğrenci, ders çalıştıktan sonra anlamadığını, ancak biraz uyuyup uyandıktan sonra aslında çalıştığı dersi anladığını fark eder. Bu durum, uykunun hafıza ve öğrenme üzerindeki olumlu etkilerini desteklemektedir.

Uyuduğumuzda meydana gelen nörolojik ve fizyolojik değişiklikler, birçok bilinmezliği ve gizemiyle günümüz bilim insanlarının halen üzerinde çalıştığı bir alandır. Nasıl uyuduğumuz konusu açıklığa kavuşmuş olsa da neden uyuduğumuz ve uykuda neler yaşadığımız henüz tam olarak netleşmemiştir. Uyurken gerçekleşenleri çözümleyemesek de uykunun üzerimizdeki etkilerini net bir şekilde gözlemleyebiliriz. Örneğin, kabus görülen bir uykunun ardından yaşanan uyuşukluk ve enerji düşüklüğü herkesin bildiği bir durumdur. Ayrıca, iyi uyuyamadığımız bir gece sonrasında tekrar uyuyacağımız zaman deliksiz bir uyku çekmenin yollarını ararız. Uyku, bir günlük döngüde yer aldığından gündüz rahat bir şekilde uyanık kalınırken gece rahat bir şekilde uykuya dalınır ve gün ağarırken uyanılır. Bilim insanları bu durumu "değiştirilmiş bilinçlik" olarak adlandırmıştır. İnsanların uykudaki davranışlarını ve beyin dalgalarını EEG kullanarak inceleyen bilim insanları, uyku sırasında beyinde manyetik dalgaların oluştuğunu ve bu dalgaların hafızanın yenilenmesi ve psikolojik düzenleme için milyarlarca beyin nöronları arasındaki elektrik trafiğinden meydana geldiğini açıklamışlardır.

Uyku başladığı anda yaşadığımız iki çeşit uyku vardır ve bilinç düzeyimiz bu iki düzey arasında değişir. Non-REM uykusu ve REM (Hızlı Göz Hareketleri) ya da paradoksal uyku olarak iki uyku evresi görülür. Non-REM uykusu dört evreden oluşur:

Uykunun bu evresinde rüya görülür ve hızlı göz hareketleri vardır. Diğer uyku evrelerinin arasında kalır ve paradoksal uyku olarak da bilinir. Önceleri araştırmacılar, göz hareketlerini ve uyku huzursuzluğunu gerekçe göstererek bu uykunun hafif bir uyku olduğunu düşündüler. Ancak yapılan araştırmalar, kas paralizisinin rüyaya eşlik ettiğini ve aynı zamanda paradoksal olarak ağır bir uyku olduğunu göstermiştir. Uykuya dalan insan Non-REM evresinin dört evresinden hızlı bir şekilde geçer. Uykunun ilk doksan dakikasının çoğu, on dakikalık REM evresinin takip edeceği Evre 4'te geçer. Bu döngü her devam edişinde REM uykusundan fazla zaman harcanır. Gece boyunca dört beş defa devam eden bir döngüdür ve insan uyanmadan REM uykusunda yaklaşık bir saat zaman geçirir. REM uykusunda geçen süre, kişinin yaşı ilerledikçe azalır. Yeni doğmuş bir bebekte REM uykusu %50 iken, 3 yaşında %33, 11 yaşında %27 ve ergenlikte %25 olmaktadır.

Uykunun ritimlerine bakacak olursak, uykunun sahip olduğu ritmin gün içinde sahip olduğumuz ritim ile bir ilişkisi olduğunu görürüz. Uyku problemi olan kişilerde uykuları bu ritmin dışında olan kişilerdir. Kişinin uyku ile uyanıklık arasındaki ritmi normal değilse o kişi uyku problemi yaşıyordur. Gece vardiyasında çalışanlar, işlerinin bir bölümü gece yapılan polis, asker ve diğer güvenlik görevlileri, küçük çocuklu ebeveynler, geç yatma alışkanlığı olanlar, gece hayatı olanlar, uyku saatinde uykuya dalma ve uykudan uyanma zorluğu çeker ve uyku problemleri ile karşılaşırlar. Ayrıca aşırı sıcak bölgelerde öğlen güneşinin kavurucu sıcağının etkisi ile öğlen saatlerinde uyumak da uyku ritmini bozan etkenlerdendir.