Während des Schlafs werden unterschiedliche Phasen durchlaufen. Es gibt Leichtschlafphasen und Tiefschlafphasen sowie Traumphasen, so genannte REM-Intervalle. Die einzelnen Phasen wechseln sich ab, dazwischen kommt es zu Momenten, in denen die schlafende Person fast wach ist. Während herkömmliche Wecker zur eingestellten Weckzeit klingeln oder auf andere Weise wecken, werden Schlafphasenwecker für einen bestimmten Zeitraum aktiviert. Sie bemerken einen Fast-Wach-Moment des Schlafenden und wecken zu genau diesem Zeitpunkt. Das Resultat ist, dass niemand aus dem tiefsten Schlaf gerissen wird, sondern dann geweckt wird, wenn er ohnehin beinahe wach ist. Sowohl Aufwachen und Aufstehen sollen durch dieses Prinzip wesentlich vereinfacht werden.

Es gibt verschiedene Formen von Schlafphasenweckern. Einige orientieren sich an der Gehirnaktivität des Schlafenden, andere messen die physischen Bewegungen. Wecker, die die Gehirnaktivität messen, verfügen über Sensoren, die an der Stirn des Schläfers angebracht werden. Sie stellen den idealen Weckzeitpunkt sehr genau fest. Als nachteilig bei dieser Methode schätzen einige die mitunter störenden Sensoren und den höheren Preis ein. Bewegung messende Wecker arbeiten meist mit Armbändern. In den fast Wachmomenten bewegen sich Schlafende deutlich mehr als während anderer Schlafphasen. Diesen Umstand machen sich die Schlafphasenwecker zunutze und wecken daher nicht während einer Traumphase.