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睡眠在人类进化过程中不断变化，同样，睡眠也在人们的生命过程中不断变化。人们所需要的睡眠时间根据不同年龄各不相同，表现在睡眠时长、睡眠特点等多个方面，并各有特点。婴儿通常每天需要睡眠大约16h，而青少年平均需要睡眠大约9h。尽管有些人每天可能只需要睡眠5h或有些人需要多达10h的睡眠，但对于大多数成年人来说，每晚睡眠7～8h似乎是最佳的睡眠时间。而老年人则需要5～7h的睡眠时间。怀孕头3个月的妇女通常需要比平常多几小时的睡眠。
虽然人们通常需要的睡眠量与成年初期所需的睡眠量大致相同，但随着年龄的增长，他们的睡眠往往会更浅、睡眠时间更短。65岁以上的人中约一半有经常性的睡眠问题，这种变化可能是衰老的正常现象，也可能是由于老年人常见的自身疾病以及针对这些疾病的药物和其他治疗方法引起的。如果一个人在前几天被剥夺了睡眠，那么其需要的睡眠量也会增加。睡眠不足会产生“睡眠债务”，这很像在银行透支。最终，他的身体将被要求“偿还债务”。不同年龄人群的睡眠特点如下。
胎儿早期几乎所有时间都处于一种类似于睡眠的状态，大部分时间类似于快速眼球运动睡眠。母亲从胎儿身上感受不到的任何伴随发生的胳膊和腿的动作，最有可能是大脑活动的随机爆发，这是快速眼球运动睡眠的典型特征。成年人不会表现出类似的夜间踢腿和活动，因为会被快速眼球运动的身体麻痹机制阻止，但尚未发育成熟的胎儿的大脑还没有建立起像成人一样的肌肉抑制系统。胎儿在约23周时，绝大多数产生非快速眼球运动和快速眼球运动所需的神经调控装置和开关都已经被培育形成并连接起来。由于这种不同步的发育，胎儿的大脑在快速眼球运动期间仍然会产生强大的动作指令，只是没有麻痹机制来克制，母亲就会感觉到其踢腿和轻微的挥拳。胎儿在子宫发育的这个阶段，在24h的周期中，包含了大约6h的非快速眼球运动睡眠、6h的快速眼球运动睡眠，以及12h的中间睡眠状态。只有当胎儿进入妊娠末期时，才会出现少许真正的清醒状态。然而清醒时间每天只有2～3h。在孕期最后的3个月中，胎儿的睡眠时间逐渐减少，但快速眼球运动睡眠时间反而增加。在怀孕最后2周，胎儿的快速眼球运动时间会增加到约每天9h，最后一周能达到12h的最高水平。在人类孕期发育的第二、第三阶段，即6～9个月，大脑的组成部分细节的构造进入快速发展阶段，此时快速眼球运动睡眠会激增。
婴儿刚出生时，每天睡16h左右，节律为3～4h：睡觉，醒来，睡觉，醒来……无关白天还是黑夜，也无关进食，因为婴儿的生物钟还不足以成熟到能够自我调节以配合外部光照的程度。这时，4种警觉状态已有所区分：平静觉醒，不安觉醒，平静睡眠（或深睡眠），不安睡眠（与异相睡眠接近）。不安睡眠表现为大量的动作和“社会”模仿，婴儿会做鬼脸、会哭或笑，呼吸快速且有时无规律，还会出现因呼吸中枢不成熟而引起的呼吸暂停等。因此会被误以为身体疼痛、饥饿或不开心，导致父母会急于将其唤醒。婴儿的睡眠周期为40～60min（成人为90min），不安睡眠占比高达50%～60%（成人为20%～25%）。因为在此期间，神经回路会生成并连接，有助于管理接收到的信息，并将这些信息巩固在记忆中。
随着婴儿的成长，睡眠间断就会越来越少，睡得也就越久越安稳。出生后1～6个月中，婴儿将逐渐养成节律，并形成与成人相近的昼夜周期睡眠。虽然产生睡眠的大脑区域在出生前就已经塑造妥当，但控制昼夜节律的24h生物钟（由视交叉上核控制）需要相当长的时间来发育完善。婴儿到三四个月以后，才会出现适度的日常节律。慢慢地，视交叉上核开始根据反复信号，如日光、温度变化和喂食规律等，建立更有规律的24h节律。此时睡眠循环时间有所增加（为60min），浅睡眠、深睡眠以及异相睡眠也得以区分。到了发育满一年时，婴儿的视交叉上核生物钟已经能够适用昼夜规律。这意味着婴儿每天有更多的清醒时间，中间穿插几次小睡。
在儿童6个月至4岁之间，睡眠时间会逐渐减少，日间睡眠会出现小睡，但午睡的生理特征则会持续到4岁。随着年龄的增长，不仅24h的睡眠总时长有所变短，睡眠的内在结构也发生变化：深睡眠和异相睡眠都有所减少。从5～6岁起，儿童的睡眠内在结构实际上与成人完全相同。在进入青春期前这一阶段，儿童一般都睡得很深且没有间断，因此他们白天精力充沛。
一个6个月大的儿童每天总共14h睡眠时间，其中非快速眼球运动睡眠与快速眼球运动睡眠占比为50∶50。而一个5岁的孩子，在每天总的11h睡眠时间内，非快速眼球运动睡眠和快速眼球运动睡眠之间的比例为70∶30。换句话说，在幼儿时期，总睡眠时间减少了，快速眼球运动睡眠比例也在减少，而非快速眼球运动睡眠比例增加了。快速眼球运动睡眠比例的下降和非快速眼球运动睡眠比例升高会贯穿整个儿童时期和前期和中期。这种平衡最终会在青少年后期，以80∶20的非快速眼球运动睡眠与快速眼球运动睡眠的比例稳定下来，并在整个中年的前期和后期都保持不变。
从儿童期到青春期，快速眼球运动睡眠强度下降，深度非快速眼球运动睡眠强度上升。在这段过渡期，深度睡眠有什么特别之处呢？出生之前和出生不久的婴儿，需要大脑建立和增加大量神经通路的相互联系，快速眼球运动睡眠在此期间起着至关重要的作用。然而在儿童后期和青春期，由深度非快速眼球运动睡眠来对大脑进行最后的修检和完善，认知技能、推理和批判性思维能力开始提升，且提升程度与非快速眼球运动睡眠的改变成正比。深度非快速眼球运动睡眠的变化是在脑内的认知和发育标志出现之前几周或几个月发生，所以说深度睡眠才是大脑成熟的驱动力。因此，相比较于成年人，青少年拥有理性程度较差的大脑，决策能力也相对较差。理性思考和关键决策能力是由额叶前端所控制，而青春期发育时青少年的大脑后部更像成年人，而大脑前部更像儿童，所以睡眠结构的改变，即深度非快速眼球运动睡眠的增加，成为青少年具备成熟的思维和推理能力的重要因素。
青少年每天应保持平均9h的睡眠时间。但随着青少年的大脑继续发育，在争取充足的睡眠过程中面临两个问题。一个是昼夜节律的变化，另一个是学校很早的上课时间，且两者之间有着密切的关联。在青春期，视交叉上核（后面会详解）的时间设置会逐渐向后推移，这种变化无关文化或地理差异，在所有青少年中都很常见，是一种生理现象，也会出现在其他哺乳动物的性成熟阶段。儿童时期，昼夜节律会让其晚上9点左右睡着，这是由于褪黑激素在这时上升驱使。而青少年时期，其昼夜节律的循环阶段发生了重大转变，由于褪黑激素的增长、黑夜和睡眠的指示，不习惯于晚上9点睡觉，这时他们仍处于清醒的高峰期，甚至大概晚上10点或11点，他们仍处于清醒状态。然而，当第二天父母希望他们青少年的孩子“正常”时候醒来，但这个早上“正常”时间的青少年仍处于昼夜节律下降的低谷。这时青少年就像一只过早的从冬眠中被吵醒的动物一样，大脑仍需要更多的睡眠和更多的时间来完成昼夜节律的周期，才能有效地运作，但青少年并不会总是这样。随着年龄的增长，他们的昼夜节律将逐渐回归正轨。
深度非快速眼球运动睡眠在20岁出头的青壮年期的稳定并不会持续很久，很快就会发生很强的睡眠衰退，其中深度睡眠受影响比较大，而快速眼球运动睡眠在整个中年时期都保持高度稳定。在20岁末尾和30岁出头就会出现深度非快速眼球运动睡眠的下降，当人们进入到40岁时，深度快速眼球运动睡眠的脑电波数量和质量会明显降低。人们的深度睡眠时间会更少，那些深度非快速眼球运动睡眠脑电波幅度会变得更小、更弱，数量也变少。进入40岁后期，和青少年时期相比较，老化将剥夺60%～70%的深度睡眠。但此时大多数人没有感受到自己睡眠脑电波的质量，就是说很多人没有意识到自己的深度睡眠和质量已经下降了。因此忽略了将他们的健康状况的恶化与睡眠的恶化联系起来。中年人每天应保持7～8h的睡眠时间，而深度睡眠应保持在15%～20%。其实每天需要睡多少时间在同龄人中个体差异也很大，即使同一个人夜与夜之间也不一样。只要第二天感觉精力充沛就不能说是睡眠不足，因此不用刻意追求8h睡眠。
老年人只需要较少的睡眠，这是一个错误的论点。事实上，老年人像年轻人一样，仍需要整夜的睡眠。老年人应保持5～7h的睡眠时间，但随着年龄的增长，人们的睡眠时间变得越来越短。睡眠最终表现得和大脑其他功能一样，如老年人敏捷度减弱，平衡力下降，记忆力慢慢变差，同时睡眠质量也变得更差。引起老年人睡眠问题，其原因有三。第一，随着年龄的增长，深度非快速眼球运动睡眠的脑电波数量及质量均会明显下降，而到了70岁的时候，人们将失去年轻时80%～90%的深度睡眠。而人们大脑中产生夜间的健康深度睡眠区域，就是随着年龄增长退化或萎缩得最早、最严重的区域。所以老年人深度睡眠不足与记忆力减退是相互关联的。第二，睡眠改变的第二个标志，同样也是老年人更清楚的一个特征，就是碎片化。年龄越大，夜里醒来的次数越频繁。诸多原因可导致这种现象，包括药物和疾病的影响，但其中最主要的是膀胱衰弱。由于睡眠分散，老年人的睡眠效率会下降。睡眠效率是人们睡眠时间占躺在床上时间的百分比。如果人们在床上待了8h，睡了8h，睡眠效率就会达到100%。如果8h中只睡了4h，睡眠效率只有50%。大多数睡眠医生认为良好的睡眠质量是睡眠效率达到90%以上。即使控制了身体质量指数（BMI）、性别、种族、吸烟史、运动频率、药物等因素，如果老年人睡眠效率评分越低，他们的死亡风险越高，身体健康也越差，越有可能患有抑郁症，认知功能越低。第三，老年人昼夜节律的改变。老年人通常与青少年形成鲜明的对比，在睡眠时间方面会推前，导致睡得越来越早。原因是随着年龄增长，褪黑素在傍晚会更早释放并达到高峰，从而发出较早的睡眠开始时间指示。很多老年人由于昼夜节律的提前，在傍晚时不经意间睡着了。晚上过早的瞌睡会消除宝贵的睡眠压力，几小时后，当老年人上床睡觉时，由于睡眠压力不足，难以让其快速入睡或保持睡眠状态。许多老年人的睡眠节律也会在清晨4-5时开始上升，开始进入典型的提前的老年时间表。因此，老年人可以通过服用褪黑素，帮助其增强昼夜节律和与之相关的褪黑素节律，减少入睡所需时间，改善睡眠质量，以及提升早上的清醒度等。