Le grosse onde delta, di ampiezza superiore a 75 microvolt (e alla frequenza di 2 Hz), predominano nel tracciato dell'elettroencefalogramma (EEG). Lo stadio 3 viene definito da Rechtschaffen e Kales come la fase nella quale lo onde delta ammontano a circa il 20-50% di una epoca di 30 secondi dell'EEG (generalmente sono pari a 8-13 onde delta). Lo stadio 4 viene definito come un'epoca di 30 secondi che presenta più del 50% di onde delta (circa 14 o più onde delta per un'epoca di 30 secondi). 