Resumen: Los estudios evolutivos muestran que los animales de sangre fría no presentan ciclos de verdadero sueño y vigilia, sino simplemente transiciones cíclicas entre reposo y actividad determinadas por factores ambientales.

En cambio, el sueño de los mamíferos es complejo, con dos fases, el REM y el no-REM. La transición del simple reposo de los poiquilotermos hasta el sueño de los mamíferos se comprende cuando se estudia conjuntamente con la evolución de la vigilia. La vigilia cortical de los mamíferos es una adquisición reciente no homóloga con la vigilia subcortical de los poiquilotermos. Esta nueva vigilia ha relegado a la inactividad a las vigilias anteriores, que se convirtieron en sueño. En conclusión, la vigilia y el reposo de los poiquilotermos probablemente son homólogas con el no-REM y REM, respectivamente, de los mamíferos.

Es probable que, a pesar de la complejidad del sueño mamífero, su función no haya cambiado y simplemente garantice el reposo durante una parte del ciclo de luz-oscuridad.

El sueño sufre modificaciones en función del desarrollo y de la maduración, con cambios en los ritmos propios circadianos, en la profundidad, la estructura y la duración de cada ciclo. Además, aparecen cambios adicionales en el envejecimiento y en la mujer.