大腦皮層神經元具有生物電活動，因此大腦皮層經常具有持續的節律性電位變化，稱為皮層自發腦電活動。如果在頭皮上安置引導電極，通過腦電圖儀可記錄到皮層自發腦電活動的圖形，稱為腦電圖。在動物中將顱骨打開或在病人進行腦外科手術時（為了診斷需要），也可將電極直接安置在大腦皮層表面，能記錄到同樣的皮層自發腦電活動，稱為皮層電圖。

在頭皮不同部位引導的腦電圖，它們的波形和頻率基本相似，但也有區域的特點。在不同的條件下（如激動、困倦、睡眠等），腦電圖的波形和頻率則有明顯的差別。腦電圖波形的分類，主要根據其頻率不同來劃分；通常頻率慢的波，其幅度較大，而頻率快的波則幅度較小。腦電圖的基本波形，按其頻率不同可劃分為四種基本類型。

α波：頻率為每秒8～13次，幅度為20～100μV。α波在枕部和頂枕部最顯著，其波形近似正弦波。正常人在清醒、安靜、閉目時，α波即可出現，其波幅呈現由小變大，然后由大變小，如此反復進行的周期性改變，形成所謂α波的“梭形”。每一α波梭形持續約1～2秒。當被試者睜眼或接受其他激動性刺激時（如令其進行心算），則α波立即消失并轉為快波，此現象稱為“α波阻斷”。因此一般認為，α波是大腦皮層處于清醒安靜狀態時電活動的主要表現。

β波：頻率為每秒14～30次，幅度為5～22μV。β波在額葉與頂葉比較明顯。當被試者睜眼視物、進行思考活動時，β波即可出現。有時β波與α波同時在一個部位出現，β波重疊在α波之上。一般認為，β波是大腦皮層處在緊張激動狀態時電活動的主要表現。

θ波：頻率為每秒4～7次，幅度為20～150μV。θ波在枕葉和頂葉比較明顯，在成人困倦時可以出現。在幼兒時期，腦電波頻率比成人慢，一般常見到θ波，到十歲后才出現明確的α波。

δ波：頻率為每秒0.5～3次，幅度為20～200μV。正常成人在清醒狀態下，幾乎是沒有δ波的，但在睡眠期間可出現δ。在嬰兒時期，腦電頻率比幼兒更慢，常可見到δ波。一般認為，高幅度的慢波（δ或θ波）可能是大腦皮層處于抑制狀態時電活動的主要表現。