O sono R.E.M., ou Rapid Eye Movement ("movimento rápido dos olhos"), é a fase do sono na qual ocorrem os sonhos mais vívidos. Durante esta fase, os olhos movem-se rapidamente e a atividade cerebral é similar àquela que se passa nas horas em que se está acordado. As pessoas acordadas durante o sono REM, normalmente, sentem-se alertas, com maior índice de atenção, ou mais dispostas e prontas para a atividade normal. Os movimentos dos olhos associados ao REM são gerados pelo núcleo geniculado lateral do tálamo e associados a ondas occipitais. Durante o sono REM o tônus muscular da pessoa diminui consideravelmente. Também chamado sono paradoxal, termo que caiu em desuso.