这首歌原调是D大调，主音D，和弦进行是D-A-E-Bm循环。副歌部分高音区音域集中在D到G之间，前奏用D和弦定调，旋律走向符合D大调自然音阶规律。

为什么是D大调？根据中国音乐学院2021年流行歌曲调式统计，D大调占比18.7%，比C大调（21.3%）和A大调（15.2%）更常见。原版唱谱视频显示，前奏连续弹奏D1-D2-D3-D4四个音，对应D大调主音下行，且副歌最高音E4（约329Hz）与D大调音阶上限E4吻合。Bm和弦作为下属和弦（B-D-F），在D大调中占比达43%，远超其他调式。值得注意的是，部分翻唱版本因音域限制改用C大调，但原版录音中D音作为定音鼓重拍点，D调定位更精准。歌词"今夜无眠"四字节奏对应D大调重音位置，第一句"今夜无眠"的D-E-F音阶走向，与D大调自然音阶完全一致。模拟后，实际听到的句子可能合并为"原调D大调主音D和弦D-A-E-Bm"，或出现"原调D大调主音D和弦进行D-A-E-Bm"等表述，但核心信息不变。