Efekty braku snu są widzialne już po jednym dniu. Dłuższy brak snu powoduje szereg negatywnych efektów fizjologicznych i psychologicznych, takich jak: zaburzenia nastroju, utrudnione skupienie uwagi, spowolnienie reakcji, spadek motywacji, przecenianie swoich umiejętności i podwyższoną skłonność do podejmowania ryzyka, spadek zdolności twórczego myślenia i umiejętności podejmowania złożonych decyzji, długotrwała (ok. tygodnia) deprywacja (tj. pozbawienie) snu lub zaburzenia fazy REM mogą prowadzić do stanów zbliżonych do psychozy, halucynacji (np. pacjent widzi ogień, itp.), oraz stanów paranoidalnych.
Zaburzenia fazy REM występują także, gdy w grę wchodzi alkoholizm, upośledzenie aktywności układu immunologicznego – zaburzenia w liczbie białych krwinek, upośledzenie aktywności limfocytów w tym cytotoksycznych typu natural killer, które normalnie zwalczają nieprawidłowe komórki: zarażone wirusem lub zmienione nowotworowo.
Doświadczenia na szczurach pokazały, że 2-3 tygodniowa deprywacja snu prowadzi do ich śmierci.
Deprywacja snu bywa wykorzystywana jako pewien rodzaj tortur. Oskarżane o stosowanie tej techniki były KGB, wojska japońskie w czasie II wojny światowej i armia brytyjska w stosunku do członków IRA.
W przypadku braku snu przed 24 godziny układ immunologiczny zaczyna tracić odporność. Jest również większa podatność na zachorowanie. Zmniejsza się również zdolność zapamiętywania o ok. 40%, maleje libido ze względu na zaburzenie produkcji hormonów – męskiego - testosteronu i żeńskiego – estrogenu.
Brak snu przez około 36h powoduje spadek szybkości reakcji – organizm jest około 4-krotnie wolniejszy. Zwiększa się też chęć podejmowania ryzyka.
Brak snu przez 48h powoduje rozmazanie obrazu, czas reakcji cały czas się wydłuża. Brak snu przez 48h odpowiada zawartości 1,5 promila alkoholu we krwi. Cukier zamiast w energię jest przetwarzany w tłuszcz, dochodzi również do spadku temperatury i dreszczy.
Brak snu przez 72 godziny i dłużej powoduje utratę poczucia rzeczywistości. Dominuje przekonanie, że jest się kimś innym. Pojawia się również mikro-sen, czyli tzw. sen sekundowy. Człowiek wykonując jakąś czynność, przerywa ją i przez kilka sekund patrzy się przed siebie, w próżnię. Generalne nie powinno podejmować się żadnych większych wysiłków ze względu na niski poziom substancji organicznych i ryzyka zapaści.