La frecuencia cardíaca durante el sueño generalmente debe ser algo más baja que la frecuencia cardíaca en reposo normal mientras está despierto, porque el cuerpo generalmente se relaja profundamente durante el sueño. Cuando una persona comienza a dormirse, la frecuencia cardíaca comienza a disminuir y los estudios sugieren que este proceso puede comenzar tan pronto como una persona sabe que se está preparando para dormir. A medida que el cuerpo se relaja en un estado de sueño profundo, la temperatura corporal central puede disminuir y el metabolismo generalmente disminuye, además de la frecuencia cardíaca. El nivel de condición física, la edad y los niveles de estrés recientes pueden influir en la frecuencia cardíaca del sueño. La mayoría de los expertos creen, sin embargo, que la frecuencia cardíaca normal durante el sueño debería ser de un ocho a un diez por ciento más baja que la frecuencia cardíaca normal en reposo mientras está despierto. Una frecuencia cardíaca durante el sueño que no sea al menos un ocho por ciento más baja que la frecuencia cardíaca en reposo normal mientras está despierto podría ser una señal de peligro.
Hay al menos cinco etapas del sueño y la frecuencia cardíaca durante el sueño puede variar a lo largo de cada una de las etapas del sueño. Las primeras cuatro etapas del sueño, generalmente categorizadas como etapas del sueño uno a cuatro, ocurren a medida que el cuerpo se relaja más y más profundamente. Este proceso de relajación fisiológica representa aproximadamente el 80 por ciento del tiempo de sueño de la mayoría de las personas. La frecuencia cardíaca generalmente comienza a disminuir a medida que se ingresa en la etapa uno del sueño, y disminuye aún más a medida que el cuerpo se relaja más.
La frecuencia cardíaca a menudo puede variar ampliamente durante el sueño REM, la quinta etapa del sueño durante la cual generalmente ocurren los sueños. El movimiento ocular rápido (REM), sueño, se llama así porque los movimientos oculares de la persona que duerme suelen ser visibles para cualquier observador. Los estados fisiológicos pueden variar ampliamente durante el sueño REM, posiblemente dependiendo de las reacciones emocionales del durmiente a sus sueños. La frecuencia cardíaca puede aumentar considerablemente durante el sueño REM e incluso puede superar la frecuencia cardíaca normal en reposo mientras está despierto. Las frecuencias respiratorias también pueden aumentar y pueden ocurrir otras funciones fisiológicas, como la transpiración.
Alguna evidencia sugiere que la frecuencia cardíaca durante el sueño puede ser una buena indicación de una posible mortalidad durante los próximos siete años de la vida del durmiente. Un estudio israelí sugiere que las personas que no experimentan al menos una reducción del ocho al diez por ciento en la frecuencia cardíaca mientras duermen pueden tener hasta dos veces y media más probabilidades de morir en los próximos siete años de sus vidas. El estudio también pareció sugerir que las personas con afecciones crónicas de salud, como diabetes, hipertensión y obesidad, probablemente tienen más probabilidades de experimentar la menor reducción en la frecuencia cardíaca mientras duermen.