人进入太空以后，航天医学专家就利用特有的失重条件，对睡眠进行深入的研究。由于失重，人的方向感丧失了，所以不管人体处于什么方向，是横还是竖，是正还是倒，都可以飘浮着在空中睡眠。但是，为了安全应该睡在有防火等功能的固定着的睡袋中，以免飞船加减速时碰伤，或被流动气流推动误碰仪器设备开关。
为了提高睡眠质量，还应创造条件，产生与地面上睡眠相同的感受，如给睡袋充气，或用绷带绑紧，使它向人体施加一定的压力，以模拟地球重力；带上眼罩，不让航天器上快速交替的昼夜节奏影响睡眠，或者用灯光模拟地面上的昼夜节奏；带上耳塞，不让仪器设备和静电产生的噪声干扰睡眠，有条件时，应设专门的消音寝室。
在失重环境中，会产生头、四肢等可转动的肢体与躯干分离的幻觉，以及“灵魂出窍”的幻觉，特别是在朦胧的睡眠中是这样。
有一名航天员，睡眠时习惯将手臂放在睡袋外。一次在他将要睡醒时，朦胧中发现有两个怪物正迎面向他飘来，吓出他一身冷汗。定过神来后，才知道那两个“怪物”原来是自己的两条手臂。在那以后，规定航天员睡眠时应将手臂放在睡袋内，如果非要放在睡袋外，应将双臂绑住。绑住手臂的另外一个作用是，不让手臂在睡梦中碰着仪器设备的开关。
航天医学工作者除在技术层面上对失重环境中的睡眠进行研究外，也对睡眠的本质和作用进行研究。如美国曾对“天空实验室”上航天员的睡眠进行过测量，了解到失重环境中的睡眠，与以往的睡眠研究将睡眠划分的6个阶段相符，只是较深度的睡眠阶段（第三个阶段）较长，醒来的次数较少。
现代睡眠研究认为，睡眠的过程是在慢波睡眠和快速眼部活动睡眠两种状态之间切换。对睡眠的作用是休息还是复原，是储存能量还是处理信息，则尚在争论之中。深入对失重环境中的睡眠进行研究，或许能为解开睡眠之谜提供线索。
