Όλα οι οργανισμοί έχουν κατά τη διάρκεια ενός 24ώρου περιόδους ανάπαυσης και περιόδους δραστηριότητας. Αυτοί οι βιολογικοί ρυθμοί ακολουθούν συνήθως τον κύκλο φωτός-σκότους και ελέγχονται από ένα εσωτερικό βιολογικό ρολόι. Τα αρθρόποδα, όπως τα έντομα και οι σκορπιοί, είναι τα απλούστερα ζώα στα οποία έχει παρατηρηθεί ένα είδος ύπνου. Αν αυτά τα ζώα δεν αναπαυθούν, μειώνεται η κινητικότητά τους και αδυνατούν να φέρουν σε πέρας τα καθήκοντά τους.
Δεν κοιμούνται ωστόσο τόσο βαθιά όσο τα θηλαστικά και τα πουλιά, που διαθέτουν ένα ανεπτυγμένο νευρικό σύστημα. Στα τελευταία, ο ύπνος εμφανίζεται κατά σταθερές περιόδους και συνοδεύεται από εγκεφαλική δραστηριότητα διαφόρων μορφών. Η διάρκεια του ύπνου ποικίλλει από ζώο σε ζώο.
Οι φώκιες στους πάγους, για παράδειγμα, κοιμούνται για δύο λεπτά και ξυπνούν, προκειμένου να έχουν τα μάτια τους ανοικτά για πολικές αρκούδες, ενώ μεγάλα αιλουροειδή όπως τα λιοντάρια μπορεί να κοιμούνται ακόμη και 20 ώρες το 24ωρο. Ο λόγος για τον οποίο τα ζώα έχουν ανάγκη τον ύπνο δεν έχει ακόμη αποσαφηνιστεί πλήρως.
Μια εξήγηση είναι ότι ο ύπνος περιορίζει την κατανάλωση ενέργειας και επομένως την ανάγκη για τροφή. Οι επιστήμονες πιστεύουν επίσης ότι ο ύπνος βοηθά το νευρικό σύστημα ενός ζώου να αποθηκεύσει στη μνήμη του εντυπώσεις και εμπειρίες. Επιπλέον, ο ύπνος μπορεί να ενισχύει και το ανοσοποιητικό σύστημα, καθώς ένα μέρος από τις ουσίες που επιφέρουν τον ύπνο διεγείρουν και το ανοσοποιητικό.
