De polysomnografische bevindingen in het slaaplaboratorium wijzen op een verhoogde tonische en/of fasische elektromyografische activiteit tijdens de remslaap die gewoonlijk in verband wordt gebracht met atonie van de spieren. De verhoogde spieractiviteit beïnvloedt verschillende spiergroepen in verschillende mate. Een uitgebreidere elektromyografische registratie van de armen (bijvoorbeeld van de biceps brachii) moet worden overwogen, aangezien deze test specifieker is voor het vaststellen van een remslaapgedragsstoornis. Daarom wordt aangeraden ook de spieren onder de kin, de musculus flexor digitorum superficialis en de musculus tibialis anterior beiderzijds in de elektromyografische registratie op te nemen. Daarnaast moet er continue videoregistratie zijn. Andere polysomnografische bevindingen zijn onder andere een zeer frequente periodieke en niet-periodieke elektromyografische activiteit van de ledematen tijdens de nonremslaapperiode. Remslaap zonder atonie is in bijna alle gevallen van de remslaapgedragsstoornis aanwezig, maar kan ook een asymptomatische polysomnografische bevinding zijn. Het is niet bekend of het geïsoleerd optreden van remslaap zonder atonie een vroeg symptoom is van de remslaapgedragsstoornis, hoewel een pilotonderzoek suggereert dat geïsoleerde remslaap zonder atonie ook kan samenhangen met neurodegeneratieve markers (hyposmie, orthostatische hypotensie, verlies van kleuren zien) en dat 7 tot 14% van de mensen met geïsoleerde remslaap zonder atonie later een remslaapgedragsstoornis ontwikkelt. Er zijn drempels gepubliceerd voor de niveaus van normatieve remslaap zonder atonie om grensgevallen te kunnen onderscheiden van die waarvan de neurologische status verder moet worden onderzocht.