การนอนไม่หลับเกิดจากหลายสาเหตุปัจจัย ดังนี้

ปัจจัยทางด้านร่างกาย มีอาการเจ็บป่วยของโรคอยู่แล้ว หรือเจ็บปวดตามจุดและอวัยวะต่าง ๆ ของร่างกาย จึงทำให้เกิดอาการนอนไม่หลับแทรกซ้อน เช่น โรคกระเพาะอาหาร ไมเกรน ได้รับบาดเจ็บจากอุบัติเหตุ หรือโรคมะเร็ง

โรคการหายใจที่ผิดปกติขณะนอนหลับ (Sleep Related Breathing Disorders) หรือการกรนขณะนอนหลับ ก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่สัมพันธ์ต่ออาการนอนไม่หลับ ผู้ที่เป็นโรคนี้จะหยุดหายใจเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ และตื่นขึ้นมาเรื่อย ๆในขณะนอนหลับ ความผิดปกติของกล้ามเนื้อที่ทำให้เกิดการเกร็งและการกระตุก อาจทำให้ผู้ป่วยตื่นขึ้นกลางดึก นอนหลับไม่สนิทหรือนอนไม่หลับอีกเลยได้เช่นกัน

อีกส่วนหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงทางด้านร่างกาย ปกติเมื่อร่างกายเจริญเติบโตตามช่วงวัยต่าง ๆ และมีอายุเพิ่มมากขึ้น ความต้องการในการนอนหลับพักผ่อนจะลดน้อยลง เพราะร่างกายจะผลิตสารเซโรโทนินซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ช่วยให้นอนหลับได้ลดลง จึงมักพบปัญหาการนอนไม่หลับได้มากในช่วงวัยกลางคนเข้าสู่วัยชรา ในวัยชรา และผู้หญิงที่อยู่ในภาวะตั้งครรภ์ ซึ่งการนอนไม่หลับเกิดจากฮอร์โมนและสภาพร่างกายที่เปลี่ยนแปลงไปนั่นเอง

ปัจจัยทางด้านจิตใจ มีความเครียด วิตกกังวล ซึมเศร้า หดหู่ ดีใจ หรือตื่นเต้นประหม่าเกิดเป็นความเครียด จนเกิดการเปลี่ยนแปลงของสารสื่อประสาทในร่างกาย ทำให้ไม่สามารถนอนหลับตามปกติได้

ปัจจัยภายนอก มีสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมมารบกวนประสาทสัมผัสในขณะนอนหลับ เช่น เสียงดังรบกวน แสงที่สว่างจ้า และการรับรู้กลิ่นต่าง ๆ ที่มากจนรบกวนสภาวะผ่อนคลายก่อนการนอนหลับ และการเข้ารับการรักษาบางชนิดก็มีผลให้ผู้ป่วยเกิดความเจ็บปวดจนนอนไม่หลับ เช่น การทำเคมีบำบัด (Chemotherapy) หรือที่เรียกกันติดปากว่าคีโมในผู้ป่วยมะเร็ง ความเจ็บปวดจากแผลผ่าตัด เป็นต้น