現在研究比較多的就是激素對睡眠的直接影響作用,褪黑素是主要由松果體分泌的,它和睡眠的關系最為密切的激素之一,褪黑素的分泌是一個簡單的類似方波的一個血藥濃度模式,該習慣性就寢時間之前幾個小時就開始分泌增加,在習慣性覺醒時間大約一個小時以內下降,褪黑素的分泌由室交叉上核嚴格控制,并且光輸入參與調節,比方說光能強烈抑制褪黑素的分泌,褪黑素對人類的睡眠有重要的調節作用,外源性的增加褪黑素有輕度的鎮靜作用,可以縮短入睡潛伏期,因為松果體手術切除或者是脊髓神經完全損傷引起的內源性降低褪黑素缺失,會引起睡眠結構的改變。
另一個和睡眠密切相關的激素是皮質醇,皮質醇呈脈沖式的分泌,而在夜晚或者是睡眠前段皮質醇水平比較低,睡眠后段開始分泌增加,習慣性覺醒時間之后達到一個分泌的頂峰,關于皮質醇的研究,已經發現睡眠尤其是慢波睡眠對這個HPA軸的這個活性和皮質醇的分泌有抑制作用,特別是對正常個體清醒期和非快速睡眠期一像,一期也就是淺睡眠期皮質醇水平還是比較高的,在慢波睡眠或者是深睡眠的時候皮質醇的水平是比較低的,除此之外,像催乳素、腎上腺素、生長激素等等也和睡眠調節有著非常重要的關系。