菌群改变与睡眠密切相关，研究表明失眠症患者和健康人群肠道微生物的组成、多样性和代谢功能发生了显著变化。

对微生物组组成的分析表明，拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度与睡眠质量呈正相关，而Lachnospiraceae、棒状杆菌(Corynebacterium)、Blautia等几种菌与睡眠质量测量值呈负相关。

Faecalibacterium是肠道微生物群中产丁酸菌，可能有助于双相患者减轻疾病负担和改善睡眠质量。其潜在机制可能是产生促进睡眠的丁酸盐。

干酪乳杆菌对健康成年人的应激性睡眠障碍有有益作用。短乳杆菌对小鼠的睡眠节律有好处。

研究发现，睡眠不足与肠道微生物的多样性降低有关，睡眠越好，微生物组的多样性就越丰富。

一项2019年的研究发现，睡前60分钟（这是衡量睡眠量和睡眠质量的指标）与肠道微生物多样性降低26％有关。这是在控制了可能影响微生物组成的其他因素之后，包括饮食中纤维和脂肪的摄入量，体力活动和身体质量指数。