La fase quattro del sonno non REM è lo stadio più profondo del sonno, secondo Psych Central. Lo stadio quattro è anche chiamato delta sleep a causa delle onde delta profonde e lente del cervello durante questa parte del ciclo del sonno, che dura circa 30 minuti.
Alcuni ritengono che gli stadi tre e quattro del sonno non-REM siano uno invece che due distinti stadi, e si parla di sonno ad onde lente, secondo il Center for Sound Sleep. Durante questo periodo di sonno più profondo, la pressione sanguigna del corpo diminuisce, la respirazione rallenta e i muscoli si rilassano. Gli ormoni vengono rilasciati durante questa fase del sonno, ed è quando si verifica la crescita e la riparazione dei tessuti e quando viene ripristinata l'energia.