É o exame mais utilizado para a quantificação objetiva do grau de sonolência diurna .
Tem como objetivo verificar a tendência de adormecer na ausência de fatores de alerta. É padronizado e consiste no registro de cinco exames polissonográficos (paciente deitado em sala escura e silenciosa) durante o dia com duração de 20 minutos cada e intervalo de 2 horas. 

Calcula-se a latência do sono, sendo que a média da latência para início do sono deve situar–se entre 10 e 20 minutos. Latências menores que 10 minutos são indicativas de sonolência excessiva diurna.

É indicada para o diagnóstico de quadros que cursam com hipersonolência diurna (como Narcolepsia, Síndrome da Apnéia do Sono, Hipersonolência Diurna Idiopática).

Para a realização do Teste das Múltiplas Latências do Sono é importante que o paciente não esteja tomando medicações depressoras do Sistema Nervoso Central nos últimos 15 dias e que não tenha privação de sono prévia.

Usualmente realiza-se a polissonografia de noite inteira precedendo o Teste das Múltiplas Latências do Sono.