בבני אדם ובשאר היונקים, וכן בעופות, עייפות מופיעה בעיקר באופן מחזורי לקראת שעת השינה. אנשים שמנגנון השינה שלהם השתבש עקב פגיעה מוחית, מדווחים לעתים קרובות על היעדר תחושת עייפות, או על תחושת עייפות מתמדת. מכאן אפשר ללמוד כי תחושה זו מושרית על ידי מרכז מסוים במוח, כדי להביא למצב של שינה. חוקרים סבורים כי תחושת העייפות מצויה במערכת הפעלה רשתית של המוח התחתון.

כיוון שבני אדם פעילים בעיקר ביום, חשכה משרה עליהם תחושת עייפות, בעוד אור יום, או אור חזק במיוחד ממקור מלאכותי, מפיג את התחושה הזו. כיום ידוע שהמנגנון האחראי לכך הוא מנגנון הפרשת נוירוטרנסמיטור המכונה מלטונין. שינוי בכמות האור הנקלטת בעיניים מביא לשינוי במידת ההפרשה של מלטונין, ולפיכך לשינוי בתחושת העייפות.