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巴比妥類藥物屬於第一代鎮靜催眠藥，其作用機制在於選擇性抑制腦幹網狀上行激動系統，抑制多突觸反應，降低大腦皮質興奮性。鎮靜催眠作用隨劑量增大而逐漸增強。代謝方式為再分布、腎臟排泄和肝臟分解，故肝、腎功能不全者慎用。巴比妥類藥物可縮短睡眠潛伏期，延長NREM睡眠3、4期，延長總睡眠時間，使REM睡眠總次數和持續時間縮短。如果突然停藥，可因產生的依賴性而出現反跳性失眠，REM睡眠延長，引起噩夢連綿。由於這類藥物的治療指數低，容易產生耐受性和依賴性、藥物之間相互影響比較大等原因，近年已基本被苯二氮卓類藥物所替代。
（二）苯二氮卓類藥物
經典的苯二氮卓類藥物屬於第二代鎮靜催眠藥物，是苯二氮卓類受體激動劑（BzRA），它們擁有相同的效用，包括鎮靜、抗焦慮、鬆弛肌肉及抗驚厥。苯二氮卓類藥物雖然不能直接與GABA受體結合，但它可增強GABA神經的功能，苯二氮卓受體與苯二氮卓類藥物結合後結構發生改變，進而調節蛋白磷酸化，，消除GABA調節蛋白對GABA受體高親和力部位的抑制，GABA受體被激活，促進它與GABA結合，增強了GABA的作用，使GABA能神經元的傳遞加強。總之，苯二氮卓類藥物的藥效是間接地通過GABA能神經的功能做到的。這類藥物可以縮短睡眠潛伏期，減少夜間睡眠中的覺醒次數，某些半衰期較長的苯二氮卓類藥物還可以延長總睡眠時間。絕大多數BzRA可以輕度減少NREM睡眠的3、4期和REM睡眠時間。其他的影響包括延長NREM睡眠2期中的紡錘波睡眠時間以及增加其出現的頻率。這類藥物包括三唑侖、氟西泮、硝西泮、阿普唑侖、艾司唑侖和勞拉西泮等。本類藥物口服吸收良好，根據半衰期長短不同，可分為短、中、長半衰期三種，經肝臟代謝。
（三）新型非苯二氮卓類藥物
同經典的苯二氮卓類藥物一樣，新型非苯二氮卓類藥物也可以減少慢波活動時間，增加睡眠紡錘波（12~15Hz）和β波（15~20Hz）活動。例舉此類藥物中最具代表性的2種藥物。
1.咪唑吡啶類催眠藥———唑吡坦（Zolpidem）唑吡坦（zolpidem）：唑吡坦是一種選擇性結合α-1受體的短效非苯二氮卓類藥物。唑吡坦能被迅速而有效地吸收，口服之後大約1h可達到最大血藥濃度，生物利用度為70%，半衰期為2.5h。它能顯著縮短睡眠潛伏期，延長總睡眠時間，減少夜間的覺醒次數。唑吡坦10mg能縮短REM睡眠時間，對NREM睡眠期的影響僅僅表現在輕度減少低頻波（主要1.25~2.50Hz和5.25~10.00Hz）睡眠時間及輕度增加紡錘波（12.25~13.00Hz）和β波（20.25~25.00Hz）。因此，適用於治療睡眠維持困難和入睡障礙的患者。
2.環吡酮類催眠藥–佐匹克隆(zopiclone)：佐匹克隆的藥理作用與經典的苯二氮卓類藥物非常相似，推薦劑量為3.75~7.50mg，它能有效縮短睡眠潛伏期、減少夜間覺醒次數和增加睡眠時間，減少慢波睡眠時間，增加σ波出現的頻率及時間。因其半衰期較長（4~5h），可能對第2天日間行為有所影響。無失眠反跳,對記憶力無影響。服用7.5mg後，深睡眠時間增加而快波睡眠時間不變，老年人和腎功能不全者減半，用藥時間不宜超過4周，可間斷使用。：各種原因引起的失眠症，尤其適用於次晨不能耐受殘餘作用的患者。
3.環吡酮類短效催眠劑–紮來普隆（Zaleplon）（思威坦）,其化學結構不同於苯二氮卓類、巴比妥類及其他已知的催眠藥，可能通過作用於γ-氨基丁酸-苯二氮受體復合物而發揮作用。能縮短睡眠潛伏期，增加睡眠時間，提高睡眠質量，尤其對入睡困難者效果更佳，後遺作用較小，極少產生耐受性和依賴性。具有鎮靜、抗焦慮、鬆弛肌肉及抗驚厥作用，達峰時間及消除半衰期約1h左右，在維持正常睡眠階段同時，正常睡眠周期不受影響，起效快、日間「宿醉作用」少，成癮、戒斷、反跳均較少，半衰期短，在深夜不能入睡仍可服用，次日延遲效應小。
４.加波沙朵(gaboxadol)選擇性激動突觸外GABAA受體，是一種新型的γ-氨基丁酸能的藥物，作用機制明顯區別於其他鎮靜催眠藥物。動物實驗或臨床試驗均顯示，加波沙朵吸收迅速，口服後30min即可達血藥濃度峰值，其半衰期很短，大約1.5～2.0h。加波沙朵能夠增加慢波睡眠時間，減少夜間睡眠覺醒次數和提高主觀睡眠質量，對REM睡眠無明顯影響。有趣的是，加波沙朵在顯著增加慢波睡眠的基礎上，明顯減少了睡眠紡錘波的出現，這與苯二氮卓類藥物對睡眠結構的影響完全不同，造成這種現象的神經化學機制還有待研究。原發性失眠患者和健康老年人短期服用加波沙朵可以延長慢波睡眠時間，提高主觀以及客觀睡眠質量。
（四）褪黑素（melatonin）類藥物
褪黑素是由松果體分泌的，能夠參與調節睡眠-覺醒周期。雷美爾通(ramelteon)是選擇性褪黑素受體激動劑，它與存在於視交叉上核的MT1和MT2受體有很高的親和力。已經通過了美國食品藥品安全局的批准，對於入睡困難的患者，推薦劑量為8mg。動物實驗研究顯示，雷美爾通與安慰劑比較，可以顯著減少覺醒次數以及增加REM睡眠及慢波睡眠時間。在兩項短期應用雷美爾通的臨床研究（研究對象分別為有短暫失眠現象的健康志願者和慢性原發性失眠患者）顯示，雷美爾通可以縮短睡眠潛伏期以及延長總睡眠時間，但是睡眠的連續性以及主觀睡眠質量卻沒有明顯改善。與動物實驗研究結果相反，臨床研究顯示服用雷美爾通並不能延長慢波睡眠時間。一項Ⅲ期臨床試驗證明，他司美瓊（tasimelteon）作為較新的褪黑素受體激動劑能縮短睡眠潛伏期時間，提高睡眠效率以及減少夜間覺醒次數。
（五）抗抑鬱藥物
1.三環類抗抑鬱藥（tricyclicantidepressants,TCAs）：小劑量TCAs也常常被用於治療失眠，這類藥物包括多塞平（dozepin）、曲米帕明（trimipramine）和阿米替林（amitriptyline）。TCAs吸收較為迅速，血藥濃度2～6h即達到峰值，其半衰期15～30h不等。有鎮靜作用的TCAs可以縮短睡眠潛伏期，減少睡眠覺醒次數以及提高睡眠效率。多塞平和阿米替林可以減少REM睡眠時間，曲米帕明對REM睡眠則幾乎沒有影響。TCAs對NREM3、4期睡眠的影響很小。但也有報導，TCAs可以輕度延長NREM3、4期睡眠時間。少量應用TCAs治療原發性失眠的研究顯示，TCAs既可以提高患者對睡眠的主觀評價，也可以改善多導睡眠圖檢測的客觀指標。
2.曲唑酮（trazodone）：曲唑酮是一種有鎮靜作用的抗抑鬱劑，它吸收迅速，1～2h即可達到血液藥物濃度峰值，半衰期5～9h。無論將曲唑酮用於健康人群還是伴有抑鬱的人群，它都能改善服藥者的主觀睡眠質量，但這種作用並不持續。與其他有鎮靜作用的抗抑鬱劑不同，曲唑酮對REM睡眠幾乎不產生影響。另外，曲唑酮對睡眠的影響也有別於苯二氮卓類藥物，它能延長NREM3、4期睡眠時間。一項比較曲唑酮和唑吡坦對原發性失眠患者的影響的大樣本研究表明，曲唑酮能縮短主觀睡眠潛伏期時間，減少睡眠覺醒次數及覺醒時間，延長睡眠時間，藥效持續2周，但只有在用藥的第1周上述作用才較為顯著。
3.米氮平（mirtazapine）：米氮平是強效的5-羥色胺受體拮抗劑，吸收比較迅速，半衰期比較長，大約20～40h。關於米氮平對睡眠結構影響的研究較少。一項受試者為健康成年人的研究表明，米氮平可以縮短睡眠潛伏期，減少夜間覺醒次數，減少NREM淺睡眠（1、2期）時間以及延長NREM3、4期睡眠時間。然而，一項對伴有抑鬱的患者的小樣本研究顯示，米氮平對REM睡眠及NREM3、4期睡眠時間沒有影響。有趣的是，低劑量米氮平的鎮靜作用要比高劑量強，大概是因為高劑量的米氮平有更強地激活去甲腎上腺素能的作用。
（六）抗組胺類藥物
有鎮靜作用的抗組胺類藥物較易通過血腦屏障，而不具有鎮靜作用的抗組胺藥則沒有這種能力。前者還具有抗膽鹼及被血清素激活的作用。苯海拉明（diphenhydramine）吸收良好，半衰期約4～8h。臨床上應用於治療失眠的劑量為12.5～50.0mg，按此劑量服用後，主觀的睡眠潛伏期、夜間睡眠覺醒次數、總睡眠時間以及睡眠質量都得到了改善。有關該藥的多導睡眠圖研究主要關注對患者日間的鎮靜作用，而對夜間睡眠結構影響的研究則很少。與安慰劑比較，抗組胺藥可以加快入睡速度，但這種作用比較短暫，幾天後就出現了耐藥現象。
（七）抗驚厥藥
加巴噴丁（gabapentin）主要作為抗驚厥藥物應用，但採用其治療慢性疼痛及失眠也不在少數。其確切的作用機制目前尚不清楚。加巴噴丁的生物利用率較低，半衰期5～9h。雖然加巴噴丁具有鎮靜作用，但利用PSG研究其對睡眠的影響則很少。加巴噴丁可以減少癲癇患者的NREM1期睡眠時間及夜間覺醒次數，增加REM睡眠時間和慢波睡眠時間。這種作用也同樣見於不寧腿綜合征的患者。
（八）抗精神病藥物
抗精神病藥物越來越多的用於治療失眠，尤其在患有雙向情感障礙或精神疾病的失眠患者中。使用最多的是奧氮平（olanzapine）和奎硫平（quetiapine）。奧氮平吸收較慢，半衰期20～54h。奎硫平起效則比較快，1.5h即可達最大血藥濃度，半衰期6h。關於奧氮平的研究表明，其能減少夜眠覺醒次數、NREM睡眠1期及REM睡眠時間，增加NREM3、4期睡眠時間，提高主觀睡眠質量。
（九）5-HT2A/2C受體拮抗劑
利坦色林（ritanserin）是具有催眠作用的5-HT2A/2C受體拮抗劑。在健康志願者及睡眠較差的年輕人中，利坦色林可以增加慢波睡眠時間。酮色林（ketanserin）對睡眠也有類似的影響。