Según esta teoría, el tronco del encéfalo produce señales eléctricas que activan varias partes de la corteza cerebral, que es responsable de funciones cognitivas de nivel superior como el pensamiento, la percepción y la memoria. Luego, la corteza cerebral interpreta estas señales en el contenido de nuestros sueños.

La teoría de la activación-síntesis es una de las principales explicaciones de por qué soñamos, aunque también existen otras teorías. Algunos investigadores creen que los sueños son una forma que tiene el cerebro de procesar información y emociones del día, mientras que otros creen que los sueños son una forma que tiene el cerebro de comunicarse con la mente subconsciente.