Objetivo: Investigar a viabilidade do índice bispectral na avaliação do sono de pacientes criticamente enfermos lúcidos e a associação entre os parâmetros do sono aferidos por esse índice, pelo Questionário de Sono de Richards-Campbell e pelo ruído ambiental. Métodos: Estudo observacional transversal que avaliou indivíduos adultos criticamente enfermos com doenças de gravidades baixa ou moderada. Foram aferidos: volume e tempo total de sono, volume e tempo de sono profundo, volume e tempo de sono contínuo, latência para o início do sono e pressão sonora ambiental. A percepção subjetiva do sono foi registrada com o Questionário de Sono de Richards-Campbell nas manhãs subsequentes às noites de observação. Resultados: Os pacientes apresentaram tempo total de sono reduzido (234 minutos), predominância dos estágios superficiais e pouco sono profundo (1,7 minutos). Os volumes de sono total, profundo e contínuo foram 3.679, 9,4 e 3.143 índice bispectral versus minutos, respectivamente. A latência para o sono foi de 94 minutos. O escore médio do Questionário de Sono de Richards-Campbell foi 57,9. Foram observadas correlações de magnitudes fracas entre volume total, tempo total, volume contínuo e os domínios do Questionário de Sono de Richards-Campbell profundidade do sono, qualidade geral de sono e escore total; e correlações de magnitudes moderadas entre volume total, tempo total, volume contínuo e o domínio ocorrência de despertares. Conclusão: O índice bispectral é um instrumento com viabilidade limitada para monitorar o sono de pacientes lúcidos e com enfermidades de gravidades baixa e moderada na unidade de terapia intensiva, e pacientes que apresentaram maior volume, tempo total e volume de sono contínuo tiveram melhor percepção global do sono.