快波睡眠中脑电波呈现同步化快波。人的一生中，快波睡眠的时间在整个睡眠时间中所占的比例随年龄增加而减少。新生儿的快波睡眠占整个睡眠时间的50%，2岁以内的婴儿的快波睡眠占睡眠时间的30%～40%，青少年和成年人的快波睡眠占睡眠时间的20%～25%，而老年人的快波睡眠占睡眠时间不到5%。
慢波睡眠时眼球没有或只有少量缓慢的运动，故又称非快速眼动睡眠；快波睡眠时眼球有快速运动（50～60次/分），故又称快速眼动睡眠。
成年人的睡眠中，慢波睡眠和快波睡眠相互交替，先进入慢波睡眠状态，持续约90分钟，然后进入快波睡眠，约持续20～30分钟，接着又进入慢波睡眠。两种睡眠状态都可以直接进入觉醒状态，但从觉醒状态进入快波睡眠必须先进入慢波睡眠。一夜整个睡眠期间这种反复交替约3～5次，越接近睡眠后期，快波睡眠的持续时间越长。