Le sommeil profond est une phase critique du sommeil qui survient au cours du troisième stade du sommeil à mouvements oculaires non rapides (NREM). Au cours de cette phase, le cerveau génère des ondes électriques lentes appelées ondes delta. Ces ondes se caractérisent par leur faible fréquence, généralement comprise entre 0,5 et 2 hertz. Pour qu'une période de sommeil soit qualifiée de sommeil profond, les ondes delta doivent dominer pendant au moins six secondes dans un intervalle de 30 secondes.
Cette phase du sommeil commence généralement environ une heure après l'endormissement. Au fur et à mesure que la nuit avance, la durée du sommeil profond tend à se raccourcir, les périodes plus longues se produisant plus tôt dans la nuit. Pendant le sommeil profond, de nombreuses fonctions corporelles ralentissent considérablement. La respiration devient plus superficielle, le rythme cardiaque diminue et les muscles sont complètement détendus. Ce stade est vital pour la restauration physique et la guérison.
Le sommeil profond est aussi le moment où il est le plus difficile de réveiller quelqu'un. Si l'on vous réveille d'un sommeil profond, vous pouvez vous sentir groggy ou désorienté pendant une heure. Cette période de brouillard mental est parfois appelée « inertie du sommeil ».