尽管尚未有被广泛接受的病理机制和假说，目前比较接受的有“过度觉醒假说”和“3P假说”“过度觉醒假说”认为失眠是一种过度觉醒的障碍。

患者皮质和皮质下某些脑区存在结构、功能和代谢异常，这些脑区主要包括杏仁核、海马、扣带回、岛叶、额叶、顶叶，体现在躯体、情感、认知不同水平上，并且不仅仅是夜间睡眠的缺失，并且是横跨24小时的个体高觉醒状态。

“3P假说”的3P是指易感因素、促发因素、持续因素，假定三个因素累积超过了发病所需要的阈值将会导致失眠的发生和维持；易感因素包括年龄性别、遗传及性格特征等，使个体对失眠易感；促发因素包括生活事件及应激等，引起失眠的急性发生；维持因素包括应对短期失眠所导致的不良睡眠行为(如延长卧床时间)和由短期失眠所导致的焦虑和抑郁症状等，使失眠得以持续。

该假说是用来解释失眠的发生、发展和持续的认知行为学假说，也是目前被广泛应用的认知行为治疗的理论基础。其他还有刺激控制假说认知假说和快速眼动睡眠不稳定假说等。