脑波，顾名思义就是可以由仪器记录下来的脑细胞活动的电波。人类的大脑像颗花椰菜，大脑皮质（又称为灰质）相当于花椰菜绿色的部分，它包覆在髓质（又称白质）的外围。灰质由六层共约一百亿至三百亿个神经元细胞体组成，它们之间有着错综复杂的连结，以细胞膜上的电位变化来交换信息，互相联络。
一群群功能类似而聚在一起的神经元细胞，分布在皮质不同区域上。大脑在解剖学上分为额叶（frontal lobe）、顶叶（parietal lobe）、颞叶（temporal lobe）、枕叶（occipital lobe）四大区域，分别掌管运动、感觉、记忆、空间感、视觉等不同的功能，并且指挥肢体的动作和行为。细胞间电位变化形成的电流虽然微弱，但是经由分区贴在头皮上的电极，把所接收到的讯号以放大器处理，并过滤噪声后，就可以提供临床上判断各区脑细胞活动功能的重要信息。
自从一九二九年，德国的精神科教授柏格（Hans Berger, 1873-1941）成功完成首例人类脑波的记录之后，经过数十年不断的测试及研究，脑波专家已经了解正常人在不同年龄的脑波型态、清醒与睡眠的脑波变化，并可区分出各种异常波形代表的病理意义。记录脑波已是一项绝对安全的检查，在神经科常见的头痛、头晕、失智症、意识不清等病症的检查上，都扮演重要的角色，尤其在癫痫病人身上更是不可或缺。
脑波依其频率基本上分为四种，由慢到快依序是 δ 波（4 赫兹以下）、θ 波（4 ~ 7 赫兹）、α 波（8 ~ 12赫兹）以及 β 波（13 赫兹以上）。当一般正常人安静闭眼，但维持清醒状态时，脑波主要是对称的 α 波。α 波在枕叶部位特别明显，并且在病人眼睛张开后便会被抑制。δ 波和 θ 波统称为慢波，一般出现于睡眠时期，若是成人在清醒状态下出现慢波，则大多是异常。β 波又称为快波，临床意义较为多样化，依出现的时期、情境和部位来决定。
近数十年来，学者们陆续发现，当受测者被动接受外来的视觉、听觉或感觉的刺激时，可以在脑部引发时间上固定相关的对应电波变化。另外一类型的变化则是和受测者主动的心智活动相关，例如请受测者从事心算、思考或记忆等脑部运作时，也会引起脑波振幅的下降，但是这样的脑波变化和所从事的心智活动之间，并没有非常固定的相位关系。
随着对脑波了解的加深，一些在疾病诊断上不是那么重要，但是又具有特殊生理意义的波形陆续被辨识出来，其中以「μ 波」最具代表性。一九五二年有学者首度详细描述这种波形，它的频率和幅度与受测者的 α 波相似，但频率略快些。μ 波的分布位置和 α 波也不相同。
μ 波一般被认为是脑部运动皮质区功能的代表，在受测者处于张眼状态时仍会出现。受测者手指有动作时，会对 μ 波产生抑制，这种抑制在手指肌肉收缩真正产生动作之前，便可以由仪器记录到。有趣的是，就算只是想象手指的动作，也能够产生这种效果！这种特性让聪明的科学家发觉利用 μ 波作为人脑—计算机接口的可能性。