Fáze spánku 1 až 4 jsou souhrnně označovány jako spánek NREM (non-rapid eye movement). Rychlý pohyb očí (REM) nebo stupeň 5 není zahrnut. V každé fázi jsou patrné odlišné elektroencefalografické charakteristiky. Na rozdíl od spánku REM dochází v této fázi obvykle k malému nebo žádnému pohybu očí. Snění je během spánku NREM vzácné a svaly nejsou ochrnuté jako při spánku REM.
Kromě toho dochází během spánku NREM k parasympatické dominanci.
Níže jsou obrázky jednotlivých fází NREM.
Čísla představují 30 sekundové epochy (30 sekund dat). Představují data z obou očí, brady, EEG, nohou, mikrofonu, mezižeberního EMG, sterno cloidal mastoidní aktivity, proudění nosního/ústního vzduchu, hrudní námahy, břišní námahy, EKG, oxymetrie a polohy těla, v tomto pořadí.
EEG je zvýrazněno červeným rámečkem. Spánková vřetena na obrázku 2. stupně jsou podtržena červeně.