O sono desempenha um papel essencial na regulação da função cognitiva, influenciando processos como memória, aprendizado, atenção e tomada de decisão. Alterações na qualidade ou na quantidade do sono podem resultar em déficits cognitivos significativos, além de serem fatores de risco para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. Este capítulo visa revisar os mecanismos neurobiológicos subjacentes à relação entre sono e função cognitiva, destacando as evidências científicas mais recentes. Objetivo: Revisar os mecanismos neurobiológicos que explicam o impacto do sono na função cognitiva, com ênfase em processos como consolidação de memória, plasticidade sináptica e função das redes neurais. Metodologia: Foi realizada uma pesquisa bibliográfica dos últimos 10 anos em três bases de dados: PubMed, Scielo e Bvsalud. Utilizaram-se os descritores “sono”, “função cognitiva”, “neurobiologia” e “memória”. Resultados e Discussões: A análise dos estudos evidenciou que o sono desempenha um papel crucial na consolidação de memórias, especialmente durante o estágio de sono de ondas lentas (NREM), quando ocorre a reorganização sináptica e o fortalecimento das conexões neurais relacionadas às informações aprendidas. Durante o sono REM, observou-se uma maior ativação do hipocampo e do córtex pré-frontal, favorecendo a integração e generalização do conhecimento adquirido.Alterações no ciclo do sono, como privação ou fragmentação, têm sido associadas à redução da neurogênese no hipocampo, aumento dos níveis de cortisol e comprometimento da conectividade funcional entre as redes neurais. Considerações Finais: Conclui-se que o sono é essencial para a função cognitiva saudável, atuando por meio de mecanismos neurobiológicos complexos que envolvem consolidação de memória, plasticidade sináptica e regulação metabólica cerebral. A manutenção de um ciclo sono-vigília adequado é fundamental para preservar a integridade cognitiva, sendo recomendados esforços para conscientização e intervenções que promovam a qualidade do sono.