脑电与睡眠觉醒之间存在着非常密切且复杂的关系。

在清醒状态下，脑电呈现出不同的特征。当人处于觉醒、注意力集中时，脑电主要表现为低波幅、高频率的β波，频率一般在14 - 30Hz。这是因为大脑在清醒活跃时，神经元活动较为频繁，众多神经元的同步化程度相对较低，所以产生了这种高频低幅的脑电波。

当人开始进入睡眠状态，脑电会发生明显变化。睡眠可分为非快速眼动睡眠（NREM）和快速眼动睡眠（REM）。在NREM睡眠的第一阶段，脑电频率开始减慢，出现低波幅的θ波，频率为4 - 7Hz，此时人处于浅睡状态，很容易被唤醒。随着睡眠加深进入第二阶段，脑电会出现睡眠纺锤波和K - 复合波，这是此阶段的特征性脑电表现。到了第三和第四阶段，也就是深度睡眠阶段，脑电出现高波幅、低频率的δ波，频率小于4Hz。深度睡眠对身体的恢复和生长发育等有着重要作用。

而快速眼动睡眠阶段，脑电又呈现出类似清醒状态的低波幅、高频的特点，同时眼球会快速运动，梦境通常在这个阶段出现。

睡眠觉醒周期的转换与脑电的变化是相互关联、相互影响的。脑电的变化反映了大脑在不同睡眠觉醒状态下的活动情况，而大脑的神经调节机制又会调控睡眠觉醒的交替，从而使脑电呈现出相应的周期性变化。通过对脑电的监测和分析，可以了解睡眠的质量、睡眠阶段的分布等，对于诊断睡眠障碍等疾病也具有重要意义。