Uyku bir iç duyudur. Çocuğun uyku ihtiyacını hissetmesi, kendini uykuya bırakması ve uykuyu sürdürebilmesi duyu bütünleme süreci ile doğrudan ilişkilidir. Uyku bozukluklarının önemli bir nedeni çocuklarda uyku algısının gelişmemiş olması ve uyku ihtiyacında vücudunda olan değişiklikleri anlamlandıramamalarıdır. Duyusal problemlere sahip çocuklar onları rahatsız eden uyku duyusunu doğru şekilde algılayıp, anlamlandıramadıkları için kendini uykuya bırakarak rahatlamak şeklindeki doğru yanıtı oluşturmakta ve uykuyu sürdürmekte zorlanırlar. Duyu bütünleme bozukluğuna sahip çocuklar için uyku saatleri genellikle kriz zamanlarıdır.
Duyu bütünleme bozukluğuna sahip çocukların bir kısmı uykuya dalmak için bir dış uyaran ya da yardıma ihtiyaç duyarlar. Bu çocukların genellikle uyaran arayışı vardır ve dürtüsellikleri yüksektir. Dış uyaran emme, sallanma, ninni söyleme gibi hareket, dokunma veya ses uyarılarından birisi veya birkaçı olabilir. Bu çocuklar uykuyu sürdürmekte de zorluk yaşadıklarından genellikle sık aralıklarla uyanırlar.
Duyu bütünleme bozukluğuna bağlı uyku problemlerinin diğer bir nedeni duyusal hassasiyettir. Başkalarının rahatsız olmadığı dış uyaranlardan rahatsız olma duyusal hassasiyet olarak tanımlanır. Isı ve ses hassasiyeti sık görülen duyu bütünleme sorunlardır. Duyusal hassasiyeti olan çocuklar kucaktan yatağa bırakıldıklarında veya yatak içinde yer değiştirdiklerinde oluşan ısı farkını ya da ortaya çıkan sesi abartılı olarak algılarlar. Bu çocuklar için kendi kol, bacak veya vücut hareketleri bile uykuya dalmaları veya uykuyu sürdürmelerini engelleyici bir uyarı olabilir. Duyusal hassasiyete sahip çocuklar da duyusal arayışı olanlar gibi uykuya dalma ve/veya uykuyu sürdürmede zorluklar yaşarlar.