La polisomnografía es una prueba que se realiza mientras el paciente está dormido con el fin de analizar los ciclos y fases del sueño y así poder establecer un diagnóstico preciso en relación a los diferentes trastornos del sueño: apnea obstructiva del sueño, narcolepsia, síndrome de piernas inquietas, insomnio, etc.
Hay dos fases del sueño que se producen de forma alterna aproximadamente cada 90 minutos y se repiten de forma cíclica hasta cuatro o cinco veces:
- Fase MOR o sueño sincronizado, que es cuando se sueña y se producen movimientos culares rápidos mientras el resto de los músculos del cuerpo permanecen relajados.
- Fase no MOR, en la que no hay movimientos oculares y que consta de cuatro etapas que se detectan mediante un electroencefalograma.
La polisomnografía permite detectar las anomalías que se producen en cada una de estas fases y a los largo de todo el sueño.
La polisomnografía se realiza, generalmente durante la noche, en una habitación especialmente adaptada para ello en el hospital (Unidad del Sueño). Al paciente se le colocan electrodos en el mentón, el cuero cabelludo y los párpados y también en el pecho para controlar las frecuencias cardiaca y respiratoria.
Todos los datos proporcionados por estos sensores a lo largo de la noche se registran, mientras el paciente duerme bajo la vigilancia de un especialista que anotará cualquier alteración que se produzca en la respiración y la frecuencia cardiaca (apneas). En ocasiones también se graban los movimientos del pacientes con una cámara de vídeo.

De este modo se pueden medir diferentes parámetros que posteriormente permitirán analizar la calidad del sueño:
- Tiempo que se tarda en dormirse.
- Tiempo que se tarda en entrar en la fase de sueño con movimientos oculares rápidos (MOR).
- El flujo de aire que entra y sale de los pulmones durante la respiración.
- La frecuencia con que se deja de respirar total (apnea) o parcialmente (hipoapnea) al menos durante diez segundos.
- Los niveles de oxígeno en la sangre.
- La posición del cuerpo.
- Las ondas cerebrales (electroencefalograma).
- El esfuerzo y la frecuencia respiratoria.
- La actividad eléctrica de los músculos.
- Los movimientos oculares.
- La frecuencia cardiaca.
La polisomnografía se realiza cuando un paciente presenta una serie de síntomas que permiten sospechar la existencia de un trastorno del sueño: apneas, roncar fuerte y frecuentemente, somnolencia durante el día, dificultades para conciliar el sueño, interrupciones frecuentes del sueño, apneas, etc.