É o exame realizado para diagnosticar diferentes distúrbios do sono e suas variáveis fisiológicas. O paciente dorme uma noite inteira, utilizando no corpo alguns sensores que monitoram a pressão arterial, frequência cardíaca, atividade elétrica cerebral, movimentos dos olhos, movimentos respiratórios, atividade dos músculos, nível de ronco e frequência das apneias obstrutivas e centrais do sono (são paradas respiratórias com mais de dez segundos de duração), saturação de oxigênio no sangue durante o sono e outras variáveis.
Este exame pode ser realizado tanto em adultos, quanto em crianças e seu objetivo é observar estas variáveis no sono normal do paciente.