Le bâillement se déroule en trois phases suivies d'une sensation de bien-être et de détente : une longue inspiration, une acmé, une expiration rapide, parfois accompagnée d'une stimulation des glandes lacrymales et associée ou non à des étirements. Sa fonction n'est qu'incomplètement élucidée. Sans améliorer l'oxygènation cérébrale, comme cela fut répété pendant des siècles, le bâillement apparaît comme une stimulation de notre vigilance ; il joue un rôle dans la communication non-verbale en particulier chez les primates, chez qui, il est testostérone-dépendant.

Le déroulement du bâillement fait intervenir de nombreux neurotransmetteurs ; la dopamine joue un rôle central, en activant la production d'oxytocine par le noyau paraventriculaire de l'hypothalamus. L'oxytocine active la sécrétion cholinergique de l'hippocampe et l'acétylcholine déclenchent le bâillement par effet sur les récepteurs muscariniques des muscles du larynx, du visage et de la mâchoire impliqués dans son déroulement.