腦包括大腦、小腦和腦幹。大腦兩個半球表面的壹層結構叫大腦皮質，是人類進行思維活動的物質基礎。大腦皮質是灰質，由神經元組成，這些神經元分別集中形成各種神經中樞。例如聽、視、語言、感覺等神經中樞，神經中樞的基本活動形式是反射活動。腦電波 （縮寫為EEG）是神經中樞細胞在反射活動中有節律的交變放電，是神經細胞電活動的綜合。
在大腦皮質中產生的電位要經過腦脊液、腦膜、頭蓋骨、皮下組織等傳到頭皮表面。在頭皮表面放置電極，可探查出大量腦細胞電活動形成的電位或電位差隨時間的變化。 在腦電圖中可記錄到幾種自發腦電波形，按頻率範圍可將它們分類如下：
慢波 0.5～3.5赫
θ中慢波4～7赫
a波8～13赫
β快波13赫以上
各種波都可在皮層的不同區域引出，但不同區域波幅創大小有差別。
a波在人清醒、安靜並閉眼時出現，其波幅隨時間周期性地變化，睜眼後a波立即消失。人困倦可測到θ波，睡眠時可記錄到 波。壹般認為，快波是皮層處於特殊緊張活動狀態時主要腦活動的表現，慢波是睡眠狀態腦活動的表現。
大腦的結構和功能十分復雜，對腦電波與各種腦細胞電活動的明確對應關系目前所知不多。因此，為了給基礎研究和臨床診斷提供更多的信息和依據，近年來國內外已廣泛開展了腦電波信號分析和信息提取的研究。這種研究以信號處理的方法原理為依據，利用計算機為工具，設計出各種程序進行分析、處理和運算，以期得出有價值的結果。