睡眠时相延迟综合征的病理生理学基础,在于不能与时相提前同步。当前对睡眠时相延迟综合征病理生理学的理解,是把来自低等动物实验的事相反应曲线原理,应用到了人类睡眠觉醒时相反应周期当中,认为睡眠时相延迟综合征患者因为对正常环境中,时间线索做出生物节律系统时相提前反映的一个能力比较差造成。
引起入睡延迟的一过性原因,在具有正常时相得这个反应能力的人,几天之内能够解决。在睡眠时相延迟综合征患者他就暴露时相再设定的弱点,许多的睡眠时相延迟综合征患者,在经过一段时间的深夜学习,晚会或者是中晚班以后才开始。
生活在北极圈以上维度的人们出现睡眠时相延迟综合征,那么提示这个病可由日照时间的改变导致,这些患者在白昼黑夜循环的黑暗期,可以加速本病的发生。