Khi ngủ, cơ thể nghỉ ngơi, não duy trì và củng cố trí nhớ. Quá trình ghi nhớ gồm ba bước là thu nhận thông tin mới, củng cố ký ức để lưu trữ ổn định trong não và nhớ lại khi cần thiết. Trong đó, thu nhận, nhớ lại xảy ra khi một người tỉnh táo, còn củng cố ký ức chủ yếu diễn ra trong giấc ngủ, nhất là giai đoạn giấc ngủ sâu.
Khi ngủ sâu, não bộ tái hiện đồng thời chuyển hóa ký ức từ trạng thái ngắn hạn sang dài hạn, giúp trí nhớ bền vững hơn. Mất ngủ hoặc giấc ngủ không đủ sâu làm gián đoạn quá trình này, khiến thông tin mới không được củng cố vững chắc. Mất ngủ kéo dài làm suy yếu các kết nối thần kinh, nhất là vùng hải mã (Hippocampus), trung tâm ghi nhớ, làm giảm khả năng ghi nhớ, tăng nguy cơ mắc các bệnh suy giảm trí nhớ như Alzheimer. Hậu quả là người mất ngủ thường hay quên, khó tập trung, giảm hiệu quả học tập và làm việc.
