动物睡眠是具备神经系统物种共有的生理现象，具有可控姿势、可唤醒性等6项核心特征。不同物种的睡眠模式差异显著：陆地动物中猫每日睡眠达16小时，大象仅需2小时；水生动物如海豚演化出单半球睡眠机制以保持警觉。研究证实睡眠剥夺可导致啮齿类动物11天内死亡，印证其对生存的必要性。约75%的鸟类和部分海洋哺乳动物采用站立或漂浮姿势睡眠，展现出适应环境的生存智慧。睡眠障碍现象在犬类、马匹等动物中均有发现，其研究为人类神经疾病治疗提供模型支撑。

动物睡眠需满足6项判定标准：特征性身体姿势、能被强刺激唤醒、存在补偿性睡眠响应、受昼夜节律调控、伴有特异性神经电活动、受神经递质调节。研究发现线虫（302个神经元）和水螅（网状神经系统）等低等动物均存在上述特征，证实睡眠与神经系统发育程度直接相关。

陆地哺乳动物中，捕食类平均睡眠时长显著高于被捕食者。猫科动物因安全环境每日可沉睡16小时，而长颈鹿深度睡眠仅30分钟，依靠频繁短时打盹补充。马匹演化出站立睡眠能力，但每周需躺卧2-3次进入快速眼动阶段。海洋生物中，鹦鹉鱼睡前分泌黏液茧包裹全身，濑鱼则埋入沙床躲避天敌。

绿头鸭群边缘个体采用单半球慢波睡眠的时间比中心个体多150%，在维持休息的同时保持对捕食者的警觉。俄罗斯科学院团队通过脑电图证实，海豚睡眠时单侧大脑温度下降0.5°C，清醒半球负责协调游动与呼吸。军舰鸟迁徙期间能以单半球睡眠连续飞行数月，清醒侧大脑维持飞行方向感。

睡眠剥夺实验显示，大鼠连续11天无法入睡会导致多器官衰竭死亡。致死性家族失眠症案例表明，人类长期失眠会引发认知退化与免疫系统崩溃。演化生物学认为，睡眠带来的神经修复效益远超其引发的被捕食风险，这解释了其在动物界的广泛保留。

2025年章鱼实验发现，其活跃睡眠阶段皮肤变色频率达2.5次/分钟，且与环境刺激无关，提示可能存在梦境表征。犬类发作性睡病研究定位出相关基因突变，为人类相同病症治疗提供靶点。果蝇的睡眠周期调控模型被用于阿尔茨海默病发病机制研究，揭示β 淀粉样蛋白沉积与睡眠紊乱的关联性。