A pesquisa científica é a principal linha de atuação das atividades do Instituto do Sono. São realizados hoje trabalhos que exploram os mecanismos básicos do sono e suas possíveis aplicações na área clínica (diagnóstico e tratamento), bem como pesquisas clínicas procurando investigar a regulação do sono e os mais eficazes tipos de tratamento para os diversos distúrbios de sono.
A linha de pesquisa desenvolvida pelo Professor Sergio Tufik no Departamento de Psicobiologia da UNIFESP no final da década de 1970 deu origem a um grupo de pesquisadores que se dedicam a investigações do sono. Inicialmente, foram explorados os efeitos da Privação de Sono Paradoxal (ou REM, do inglês rapid eye movements) em animais, o que abriu espaço para esse grupo no cenário científico mundial.
