Uykulu kalp atış hızı, uyanık iken normal istirahat kalp atış hızından biraz düşük olmalıdır, çünkü vücut tipik olarak uyku sırasında çok derinden rahatlar. Bir kişi uykuya dalmaya başladığında, kalp atış hızı yavaşlamaya başlar ve çalışmalar bu kişinin bir kişinin uyumak için hazır olduğunu bildiği anda başlayabileceğini göstermektedir. Vücudun derin bir uyku durumuna gevşettiğinden, çekirdek vücut ısısı düşebilir ve kalp hızına ek olarak metabolizma genellikle yavaşlar. Fiziksel uygunluk seviyesi, yaş ve son stres seviyeleri uyku kalp atış hızını etkileyebilir. Ancak çoğu uzman, normal uyku kalp hızının, uyanık iken normal dinlenme kalp atış hızından yüzde 8 ila 10 daha düşük olması gerektiğine inanmaktadır. Uyanıkken normal kalp atış hızından en az yüzde 8 daha düşük olmayan bir uyku kalp hızı, bir tehlike işareti olabilir.
En az beş uyku evresi vardır ve uyku kalp hızı uyku evrelerinin her birinde değişebilir. Genellikle dört ile dört arasındaki uyku evreleri olarak sınıflandırılan ilk dört uyku aşaması, vücut daha derinlemesine gevşetirken gerçekleşir. Bu fizyolojik gevşeme süreci çoğu insanın uyku süresinin yaklaşık yüzde 80'ini oluşturur. Kalp atışı genellikle ilk aşamada bir uyku girerken yavaşlamaya başlar ve vücut daha da rahatladığında yavaşlar.
Kalp hızı, REM uykusu sırasında, rüyanın genellikle meydana geldiği uykunun beşinci aşaması sırasında geniş ölçüde değişebilir. Hızlı göz hareketi (REM), uyku, uyuyan kişinin göz hareketleri genellikle herhangi bir gözlemci tarafından görülebildiğinden öylesine adlandırılır. Fizyolojik durumlar REM uykusunda, muhtemelen uykunun rüyalarına verdiği duygusal tepkilere bağlı olarak geniş ölçüde değişebilir. REM uykusu sırasında kalp atış hızı önemli ölçüde artabilir ve uyanık iken normal istirahat kalp atış hızını bile geçebilir. Solunum hızları da artabilir ve terleme gibi diğer fizyolojik fonksiyonlar oluşabilir.
Bazı kanıtlar uyku sırasındaki kalp atış hızının, uyuyan kişinin yaşamının sonraki yedi yılında olası ölüm oranlarının iyi bir göstergesi olabileceğini öne sürüyor. İsrailli bir çalışma, kalp atışlarında en az yüzde sekiz ila on oranında bir azalma yaşamamışken, uykuda, gelecek yedi yıl içinde ölme ihtimalinin iki buçuk katı kadar olabileceğini öne sürüyor. Çalışmada ayrıca, diyabet, hipertansiyon ve obezite gibi kronik sağlık durumları olan kişilerin, uyurken en az kalp atımındaki en az düşüşü yaşama ihtimalinin yüksek olduğunu ileri sürdüğü görülüyordu.
