Patofisiologi gangguan tidur masih belum diketahui secara pasti, namun beberapa mekanisme neurobologis dan psikologis telah diajukan. Salah satu model yang digunakan untuk menjelaskan patofisiologi gangguan tidur adalah model neurokognitif. Model ini menerangkan bahwa faktor predisposisi, presipitasi, perpetuasi, dan neurokognitif adalah faktor-faktor yang mendasari berkembangnya insomnia dan menjadikannya gangguan kronik.

Model lain yang bisa digunakan untuk adalah model psychobiologic inhibition, yang menunjukkan bahwa tidur yang baik membutuhkan otomatisasi dan plastisitas. Otomatisasi artinya bahwa inisiasi tidur dan maintenance tidur bersifat involunter, yang dikendalikan oleh homeostatis dan regulasi sirkadian. Plastisitas adalah kemampuan sistem tubuh untuk mengakomodasi berbagai kondisi lingkungan. Pada kondisi normal, tidur terjadi secara pasif (tanpa atensi, niat, atau usaha). Situasi hidup yang penuh dengan stres bisa memicu berbagai respon arousal fisiologis dan psikologis, yang menimbulkan inhibisi terhadap de-arousal yang berhubungan dengan tidur dan menimbulkan gejala gangguan tidur. [6,7]