Uykuya dalma ve uykuyu sürdürme sırasında beyinde bazı fizyolojik değişiklikler meydana gelir. Düz bir çizgiden ziyade sarmallar halinde devam eden bir uyku süreci oluşur. Uyku felci, REM uykusu sırasında ortaya çıkar. Beyin uyurken vücut kasları da uykudadır. Uyuyan bir insanın kolunu kaldırıp bıraktığınızda kolu düşer çünkü kaslar aslında felç konumundadır. REM uykusu sırasında beyin bazen birden uyanır, ancak bu uyanma kaslarda olmaz. Kaslar felç durumunda kalır ve beynin uyanıklığına eşlik edemez. Uyanan kişi sanki vücudunun üzerinde biri oturmuş ya da ağırlık çökmüş gibi hisseder. Aslında o anda olan durum kişinin kaslarını kıpırdatamaması sonucu hissettiği felç durumudur. Beyni uyanan kişi bedeni ve kasları tam olarak uyanmadığından hareket edemez, konuşamaz. Çoğu zaman bunu yaşayan kişiler korku ve endişeye kapılırlar. Uyku felci birkaç saniye veya birkaç dakika sürebilir. Çok uç durumlarda, 4-5 saat sürdüğü de bilinmektedir. Uyku felcine bazen halüsinasyonlar da eşlik edebilir. İşitsel, dokunsal veya görsel olabilen bu halüsinasyonlar kısa sürebilir.