Área da neurofisiologia clínica que estuda as variações fisiológicas do sono, através do monitoramento simultâneo da atividade elétrica cerebral, da respiração, do tônus muscular, do movimento dos olhos, do ronco, de movimentos ou comportamentos anormais,  da saturação de oxigênio e dos batimentos cardíacos. O registro é feito através de sensores colocados na superfície da pele e gravação de áudio e vídeo (quando necessário) durante uma noite no laboratório de sono. Em seguida, a leitura e a análise do registro são realizadas pelo médico neurofisiologista. Esta área engloba também os exames de polissonografia com titulação de PAP, teste das latências múltiplas do sono (TLMS) e a actigrafia. A polissonografia com titulação de PAP é o mesmo exame da polissonografia, porém com a inclusão do aparelho de pressão positiva contínua nas vias aéreas para o tratamento da apnéia obstrutiva, apnéia central ou hipoventilação do sono. Este exame visa obter a pressão ideal de entrada de ar nas vias aéreas superiores durante o sono. O teste das latências múltiplas do sono (TLMS) é realizado durante o dia e analisa a tendência do paciente em adormecer durante o dia. É importante para o diagnóstico de Narcolepsia. A actigrafia é feita através de um dispositivo colocado no pulso durante um período de 1 a 4 semanas, e tem como objetivo analisar o padrão de vigília e sono do paciente. Indicado para o estudo da insônia e dos distúrbios de ritmo circadiano.