Většina živočichů má svůj cirkadiální rytmus, který si zjednodušeně můžeme představit jako jakési vnitřní hodiny. Tento systém je ovlivněn vnějšími faktory, jako je světlo a tma, ale roli hraje také stres, spánková hygiena, jídelníček, vystavení modrému světlu nebo třeba práce na směny. Mozek přijímá signály na základě našeho prostředí a aktivuje určité hormony, mění tělesnou teplotu a reguluje metabolismus, v závislosti na tom, zda zrovna spíme nebo bdíme.
Cirkadiánní rytmy existují ve všech typech organismů - pomáhají například květinám otevírat a zavírat se ve správný čas a brání nočním zvířatům opustit úkryt během dne, kdy by byli více ohroženi predátory.
Cirkadiánní rytmy spojeny s hlavními hodinami, někdy označovanými jako cirkadiánní kardiostimulátor, který je umístěný v mozku. Konkrétně v hypotalamu a hypofýze, a odtud na dálku řídí menší hodiny, které se nacházejí v jednotlivých tkáních a orgánech (říkáme jim periferní hodiny) a informace dále postupují až na úroveň buněk, kde dokonce i naše DNA obsahuje cirkadiánní geny.
Buňky v mozku reagují na světlo a tmu a na základě toho vysílají signály, že je čas být vzhůru nebo být ospalý – vlivem neustále se zvyšujícího vystavení obrazovkám a rostoucím nárokům na výkony, dochází k narušení tohoto přirozeného rytmu u stále početnější části populace.
Cirkadiánní rytmus neovlivňuje jen cyklus spánek – bdění. Roli tady hraje i celá řada hormonů. Mezi ty nejvýznamnější patří melatonin - hormon spánku, kortizol-růstový hormon. Hladiny těchto hormonů se mohou zvyšovat nebo snižovat jako součást cirkadiánního rytmu. Melatonin, který způsobuje ospalost a tělo ho přirozeně více uvolňuje v noci, a naopak tlumí jeho produkci během dne – nejnižší hladina je po ránu. Kortizol naopak může zvýšit bdělost a tělo ho ráno produkuje více.
Další procesy, které jsou ovlivněny cirkadiánním rytmem jsou třeba tělesná teplota a činnost metabolismu. Tělesná teplota klesá, když spíme, a stoupá během bdění. Stejně to platí pro rychlost metabolismu, která se mění v závislosti na různých částech dne. Cirkadiánní rytmus ale mohou ovlivnit i další faktory - práce na směny, fyzická aktivita, životní styl.
Cirkadiánní rytmy jsou nám vrozené, ale přesto nejsou u každého člověka stejně načasované. Během dne se u člověka střídají fáze útlumu a čilosti, spánku a bdění. U každého ovšem v trochu jiných časech. Někdo je plný energie hned ráno a někdo naopak až večer.
Cirkadiánní systém je dle věku různý – dítě v prenatálním stavu, kojenci, dospívající a dospělí mají cirkadiánní rytmy zcela odlišné. Děti nemají cirkadiánní rytmus ještě úplně rozvinutý, proto je jejich spánek v prvních několika měsících života dost nevyzpytatelný. Jiný spánkový režim tedy mají děti, jiný dospívající, jiný dospělí a jiný je potom i u seniorů. S věkem totiž klesá přirozená produkce melatoninu, a tak se například doba spánku zkracuje nebo se zhoršuje jeho kvalita.