人们提出了许多理论来解释睡眠的功能，主要有恢复说和生理说。恢复说认为，在睡眠中发生了修复过程，或是与学习有关的过程。生理说认为，睡眠是生物体适应昼夜周期的一种方式，为一天中积极寻找食物、配偶等的时间储存能量。这一整体理论的问题是，从体内平衡的角度来看，快速眼动睡眠是不适用这一理论的。正如我已经指出的，此时温度控制停止了。
除了整体的恢复性功能外，在上述任何资料中都很难发现非快速眼动睡眠有任何令人信服的功能。一些研究表明剧烈运动能选择性地增加慢波睡眠，但其他研究没有显示出这种效果。霍恩（Horne）和哈利（Harley） 认为这种不一致可以用运动对身体的影响来解释。具体来说，提高大脑温度的运动会增加慢波睡眠。他们证明了这一点，因为在没有运动的情况下，头部局部加热会增加随后的慢波睡眠。有趣的是，控制睡眠的基底前脑区域也参与温度调节。此外，其他引起体温升高的情况，如发烧和炎热的天气，也会引起嗜睡。
就快速眼动睡眠而言，发展理论强调快速眼动睡眠在发育早期的主导地位，认为它在大脑发育中起着关键的作用，也许是通过促进突触连接发挥作用的。学习理论认为，快速眼动睡眠造成或至少促进了长期记忆的形成。20世纪早期就有人宣称，学习后睡一段时间可以提高记忆力。然而，这种说法现在需要谨慎对待。一是，睡眠对记忆的明显增强可能是一种被动的结果，因为它减少了后续刺激的倒摄抑制，而不是增强了记忆形成或巩固的主动过程。二是，即使有效，效果也很小。然而，史密斯（Smith）最近的一篇关于老鼠和人类的研究综述得出结论，如果快速眼动睡眠发生在老鼠习得反应后不久的一个短暂“窗口期”内，那么剥夺快速眼动睡眠对老鼠的反应记忆有害。对人类来说，剥夺快速眼动睡眠对外显学习（有意识地学习事实、事件或刺激）没有影响，但会损害内隐学习（不需要努力且不一定能意识到的记忆的形成；例如，一个刺激可能会影响后面的认知任务）。
关于睡眠起源的一个观点现在受到了广泛的关注，那就是睡眠有助于维持和提高突触的效率。罗夫沃格（Roffwarg）、穆齐奥（Muzio）和德门特（Dement）认为，SW-REM睡眠周期的进化允许神经回路重复激活，即动态稳定。这种激活使得回路发展完善，并为发挥作用做好准备。凯文纳（Kevanau）详尽阐述了这一理论并回顾了其证据。原始动物只需要休息一段时间，包括肌肉张力下降，就可以实现动态稳定。随着大脑在进化中变得越来越复杂，对动态稳定的需求也变得越来越大，需要通过原始（SW）睡眠将大脑与感觉处理隔离开来。此外，恒温动物保持体温的能力的进化，意味着慢波睡眠不足以阻止因动态稳定而导致的更剧烈的肌肉收缩。因此，快速眼动睡眠得以进化，从而积极地抑制了大脑的感觉和运动连接。不同睡眠阶段的脑电图节律表现出不同脑结构的神经回路刺激。例如，位于海马体的快速眼动睡眠θ波在早期机制中发挥作用。快速眼动睡眠之所以在胎儿中如此显著，是因为大部分神经回路都是在这个时候形成的。高振幅、低速的慢波睡眠脑电图在皮质关联区反映了相同的过程。
这些理论都不太关注做梦。梦可能只是上述感官激活或记忆巩固过程中毫无意义的副产品。其他人则认为梦是睡眠的重要组成部分。当然，弗洛伊德和他的追随者们认为个人可以通过做梦（以一种伪装的方式）来安全地表达被压抑的冲动。睡眠很大程度上可以被看作是为这一功能服务的。例如，卡特赖特（Cartw right）认为睡眠的存在是为了让我们在做梦时解决情感问题。既然不剥夺人的快速眼动睡眠就不能剥夺人们的梦，反之亦然。那么，就不可能说明梦是睡眠的关键组成部分，还是仅仅是一种副产品。