Hormonet leptin är involverad i kroppens reglering av aptit, metabolism och kaloriförbränning. Signalerna meddelar till hjärnan när vi är mätta, när kalorier ska förbrännas och när det bör skapas energi tillgänglig att användas av kroppen. Leptinets kedjereaktion av meddelanden börjar i hjärnans del hypothalamus och slutar i sköldkörteln. Sköldkörteln kontrollerar energiförbrukning och dess lagring.

Medans vi sover ökar nivåerna av leptin, vilket signalerar till hjärnan att du har tillräckligt med energi för stunden. Det finns då ingen anledning för kroppen att signalera att du är hungrig och måste bränna mer kalorier . Vid sömnbrist är kroppens leptin nivåer låga, vilket får signalerna till hjärnan att meddela om låga energinivåer. Hjärnan signalerar därför om hunger, trots att du egentligen inte behöver mat för stunden. På så sätt börjar lagringen av ditt matintag och medföljande kalorier i form av fett, för att kunna användas av kroppen som energi. Minskningen av fritt leptin på grund av sömnbrist kan resultera i en konstant hungerkänsla och långsammare förbränning av mat.  

Det andra hormonet kopplat till sömn och vikt är ghrelin. Detta hormon har ett syfte motsatt mot leptin; det signalerar till hjärnan när det är i behov av mat, när kroppen ska sluta förbränna kalorier samt när energi bör lagras som fett. Under sömnen, minskar ghrelinnivåerna, eftersom att man under natten inte behöver lika mycket energi som under vaken tid. Folk som sover mindre har därför mindre ghrelin i systemet och signaler om hunger och behov av mat skickas till hjärnan, som då svarar med att spara och lagra den energin som redan finns, men också att kaloriintaget bör öka. Mindre sömn kan leda till att man äter mer som kompensation för den tappade energin som vi annars skulle ha fått genom sömnen.

Hypoteser om dessa hormonella förändringar som sker under sömnen är en produkt av den evolutionära process som slutade med att människor kunder överleva vintrar. Vintrar har i allmänhet långa nätter och tillgången till mat är svårare jämfört med somrar. Då är leptinnivåerna höga jämfört med ghrelin på grund av kortare nätter och mindre sömn. Kroppen kompenserade detta genom att äta mer. Överkonsumtionen av mat var nödvändig då det lagrades som fett och energi inför vintern och under vintern kom längre nätter och därför mer leptin, vilket skapade signaler om att bränna kalorierna lagrade under sommaren.
För lite sömn har också påvisat höjda nivåer av stresshormon och resistens till insulin, vilka båda bidrar till en viktökning. Insulinresistens kan även leda till diabetes typ 2.