Физиологически состояние близко к естественному параличу, который наступает во время фазы быстрого сна. Биологический смысл паралича во время фазы быстрого сна состоит в том, что он препятствует совершению человеком действий во время сна. Нарушения этого цикла также приводят к сомнамбулизму, но у людей-«лунатиков» сам по себе сонный паралич наступает только в качестве побочного эффекта от препаратов, способствующих снижению сомнамбулизма. Провоцировать сонный паралич может также интоксикация (в частности алкоголем), гипокалемия, некоторые лекарственные препараты.

Сонный паралич имеет две формы и обычно продолжается от нескольких секунд до 2 минут. Он неприятен, но, по современным представлениям, безвреден. В первом случае он наступает при засыпании, в момент осознанного мозгом попадания в фазу быстрого сна (при нормальном засыпании мозг прекращает функцию бдительности за несколько секунд до паралича, тем самым человек почти никогда не помнит, как засыпает). Такой паралич сопровождается кататоническими, или, скорее, диссоциативными проявлениями, которые выражаются в полном или частичном осознании схемы тела и моторики (например, ощущение того, что пошевелить пальцем можно, но переход от мысли к движению длится бесконечно долго). Кроме того, иногда возникают так называемые «мухи», то есть явление, когда ощущение звукового колебания (вероятно, иллюзия или галлюцинация) в ушах вдруг резко проявляется в виде усиления акустического спектра и громкости, плавно переходя в «белый шум» (звон в ушах) с преобладанием своеобразного «писка», который может услышать любой человек в состоянии бодрствования в тишине, однако в менее выраженной форме.

Вторая и наиболее распространённая форма сонного паралича возникает при пробуждении. Она сопровождается такими симптомами как ощущение безрассудного страха (боязнь смерти, впадания в летаргический сон, кошмары и аудитивные галлюцинации чьего-то голоса, присутствия вблизи посторонней, враждебной сущности), удушья и нехватки воздуха, дезориентация в пространстве, ложные движения тела (человеку может казаться, что он переворачивается с одного бока на другой, хотя на самом деле лежит на месте), учащение сердцебиения. Как правило люди силятся проснуться, окончательным пробуждением может послужить стон или вздёргивание конечностью, вызываемое сильным психоэмоциональным порывом. Чаще всего такой паралич наступает при сне на спине (давление на грудную клетку и дыхательные пути) и может быть спровоцирован отёком рук, задранных выше головы. Реже паралич случается при сне на животе, с головой в подушку, когда организм подаёт сигнал о пробуждении в связи с нехваткой воздуха. Сонный паралич во время сна в положении лёжа на боку возникает нечасто.

Блокировать сонный паралич по собственной воле возможно лишь при полном осознании реальности происходящего, что может быть затруднительно в первые секунды и зависит от множества факторов. Тем не менее нашествие приступа можно устранить, ведя правильный режим сна, правильное питание, исключив стресс, злоупотребление наркотическими веществами, также избегая чрезмерной нагрузки на мышечную массу. Некоторым людям помогает полное расслабление перед сном, например, проводя сеанс йоги.

Сонный паралич при пробуждении нередок у людей от 12 до 30 лет, но почти не встречается вне этой возрастной категории, за исключением больных нарколепсией.

Переживания, сопутствующие сонному параличу, изучались Алланом Чейном и его коллегами из канадского университета Уотерлу. Сведения об ощущениях, сопровождающих феномен, были разделены на три группы:

1. «ощущаемое присутствие», страх, зрительные и слуховые галлюцинации
2. давление на грудь, затрудненное дыхание и боль
3. «необычные телесные ощущения», включающие парение, полет, внетелесное переживание и ощущение блаженства.

Наиболее распространенным оказалось переживание присутствия и страх. Физиологические ощущения при этом вероятно связаны с подавлением моторики во время фазы быстрого сна, а галлюцинации — с попыткой мозга установить причину необычных ощущений. Другая группа переживаний включает ощущения полета, ускорения, кружения, попадания в вихрь или туннель, подъема, поездки в лифте и связана с активностью вестибулярного аппарата. Активность последнего увеличивается во время фазы быстрого сна, но отсутствие информации о положении тела связанное со сном интерпретируется как парение, полет и т. д. Внетелесные переживания, которые иногда сопутствуют феномену сонного паралича, могут сопровождаться страхом или иллюзией «похищения», но также могут вызывать радостные переживания. По мнению ряда исследователей одновременное пробуждение, атония и образы, характерных для фазы быстрого сна при сонном параличе делают этот феномен возможной естественной разгадкой для различных паранормальных происшествий и верований, в частности «похищений инопланетянами», «людей-теней» из современной культуры