Третья стадия. Характеризуется всеми чертами второй стадии, в том числе наличием «сонных веретён», к которым добавляются медленные высокоамплитудные дельта-колебания (2 Гц). Четвертая стадия медленного сна, глубокий сон. Это самый глубокий сон. Преобладают дельта-колебания (2 Гц). На второй стадии — легкого сна — человека еще можно разбудить без особых усилий благодаря улавливанию сенсорными рецепторами факторов внешнего раздражения. К примеру, касаний, громкого звука, включения света. Если для дальнейшего погружения в сон не существует никаких внешний препятствий, то мышцы начинают расслабляться еще интенсивней, кровяное давление снижается, пульс замедляется и углубляется дыхание. На результатах энцефалограммы проявляются тета-ритмы, возникают сонные веретена. Такие показатели указывают на отключение сознания. Затем происходит замедление глазных яблок до полной их остановки. Частота СС, артериальное давление, температура тела в эту фазу достигают минимальных показателей.
Третью и четвёртую стадии часто объединяют под названием дельта-сна. В это время человека разбудить очень сложно, также возможны приступы лунатизма, которые не фиксируются в памяти. Первые четыре медленноволновые стадии сна в норме занимают 75—80% всего периода сна. Дельта-сон является периодом глубокого сна. В фазе «медленного» сна снижается количество ударов сердца в минуту, по сравнению с состоянием бодрствования, дыхание становится более медленным, мышцы расслабляются. Именно в этой фазе организм отдыхает и восстанавливается. Разбудить человека, когда он находится в данной фазе сна, бывает довольно трудно, а, проснувшись, он не будет помнить своих сновидений.
Интересны результаты изучения «медленного» сна у некоторых животных: если при первых признаках состояния сна (появления соответствующего ритма на электроэнцефалограмме) животное разбудить, то после этого разные участки его мозга на короткие периоды времени впадают в сон, и при этом сохраняется общее состояние бодрствования. То есть, мозг «отдыхает» разными своими частями. Чтобы восстановиться физически, человеку достаточно 3—4 часов «медленного» сна. Таким образом, сохранившиеся свидетельства о жизни некоторых великих людей, где утверждается, что они спали не более 3—4 часов в сутки, звучат вполне убедительно. Интересно, что этот этап сна, характеризующийся глубиной и отсутствием сновидений, отмечался в различных мистических учениях. Его определяли в качестве учения, позволяющего «войти» в самые потаенные слои сознания. Так, Свами Рама считал, что вселенское сознание может проникнуть именно в этот период сновидения. При этом состояние самости, которое присуще бодрствующему сознанию, исчезает, а неосознанное, индивидуальное временно оставляет разум человека. После дельта-сна и нахождении в нем 30—40 минут вы возвращаетесь во вторую стадию.