对于医生来说，只要一个人存在可以睡或者想睡，但是却睡不着的状态；又或者存在睡着了很容易惊醒，然后就很难睡着的问题；再就是睡眠质量不佳，那么医生就会诊断此人已经失眠了。
心理原因
为了理解这个失眠的模型，早期的心理学家还对失眠进行了具有心理学特色的定义和分析。比如他们认为，失眠可以由心理基础，心理事件，以及持续因素三个方面叠加而成。比如某个很容易成为高度焦虑或完美主义者的人，这种人首先就会更容易失眠，这叫心理基础。
如果一些突如其来的事件，如家庭成员的死亡或工作不顺打击了这个人，这就叫心理事件。此时睡眠和清醒的状态就会失去平衡，导致急性失眠。最后，糟糕的态度和认知会使失眠持续下去——这叫持续因素。
生理原因
也有科学家认为失眠实际上是一种可以被各种客观的研究手段所证实的生理失调。通过很多实验手段可以观察到，失眠本质上是一种人全天的的过度兴奋状态。
失眠的人会把注意力集中在睡眠上，但是过于努力试图让自己入睡的行为反而会加重失眠。其实正常的睡眠是无意识的，如果你太过于积极地尝试参与睡眠，实际上就会打破这种无意识。
神经原因
随着现代神经科学研究技术的一些进展，人们开始意识到必须对睡眠在神经机制上进行理解才能够更好的理解失眠。脑电图、功能性核磁共振以及正电子断层扫描这一类的技术让人们可以用无创的手段来对睡眠以及觉醒时候的脑内功能状态进行研究。
功能性核磁共振可以观察到不同状态下几个立方厘米脑区对于糖代谢的影响，正电子断层扫描则可以观察到脑内特定物质的代谢活性，这些技术结合起来会发现，睡眠和觉醒本质上是脑内的不同脑区之间的一种周期性的活动。
在睡眠和觉醒的不同阶段，脑内的不同区域会先后进入到抑制-然后重新唤醒的状态。而这种抑制-唤醒的周期同脑内的很多负责生理节律的核团有关。
任何干扰这些周期性活动的因素，都可以造成失眠。这些干扰因素有可能是全身性的，也有可能就是少数几种分子数量出现失调。
比如有研究表明，失眠症患者的全身代谢率高于正常睡眠者。通过PET扫描，研究人员发现失眠症患者和正常睡眠者的大脑代谢有差异。失眠患者的脑代谢水平会升高，同时睡眠和清醒相关区域也会处于高兴奋状态。
此外，研究表明，失眠者在从清醒到睡眠的第一阶段的时候，大脑中促进睡眠的区域的新陈代谢会减少。除此之外，科学家还研究了失眠症患者的身体温度、皮肤反应和心率等参数，结果发现失眠症患者在白天有较高的皮肤电活动。
如果对激素水平进行考察，科学家发现严重失眠的患者夜间褪黑素分泌会明显变少，而让人处于兴奋状态的去甲肾上腺素在失眠患者中会有所增加。所有的这些数据都在表明，失眠不仅仅是神经活动出现了问题，还能观察到一些生理的，内分泌的变化。
简单地说，睡眠的倾向是由促进睡眠的神经递质系统和唤醒神经递质系统之间的平衡来调节的。如果这些化学递质之间出现了严重的问题，就会出现失眠