大脑皮层神经元具有生物电活动，因此大脑皮层经常具有持续的节律性电位变化，称为皮层自发脑电活动。如果在头皮上安置引导电极，通过脑电图仪可记录到皮层自发脑电活动的图形，称为脑电图。在动物中将颅骨打开或在病人进行脑外科手术时（为了诊断需要），也可将电极直接安置在大脑皮层表面，能记录到同样的皮层自发脑电活动，称为皮层电图。
在头皮不同部位引导的脑电图，它们的波形和频率基本相似，但也有区域的特点。在不同的条件下（如激动、困倦、睡眠等），脑电图的波形和频率则有明显的差别。脑电图波形的分类，主要根据其频率不同来划分；通常频率慢的波，其幅度较大，而频率快的波则幅度较小。脑电图的基本波形，按其频率不同可划分为四种基本类型。
α波：频率为每秒8～13次，幅度为20～100μV。α波在枕部和顶枕部最显著，其波形近似正弦波。正常人在清醒、安静、闭目时，α波即可出现，其波幅呈现由小变大，然后由大变小，如此反复进行的周期性改变，形成所谓α波的“梭形”。每一α波梭形持续约1～2秒。当被试者睁眼或接受其他激动性刺激时（如令其进行心算），则α波立即消失并转为快波，此现象称为“α波阻断”。因此一般认为，α波是大脑皮层处于清醒安静状态时电活动的主要表现。
β波：频率为每秒14～30次，幅度为5～22μV。β波在额叶与顶叶比较明显。当被试者睁眼视物、进行思考活动时，β波即可出现。有时β波与α波同时在一个部位出现，β波重叠在α波之上。一般认为，β波是大脑皮层处在紧张激动状态时电活动的主要表现。
θ波：频率为每秒4～7次，幅度为20～150μV。θ波在枕叶和顶叶比较明显，在成人困倦时可以出现。在幼儿时期，脑电波频率比成人慢，一般常见到θ波，到十岁后才出现明确的α波。
δ波：频率为每秒0.5～3次，幅度为20～200μV。正常成人在清醒状态下，几乎是没有δ波的，但在睡眠期间可出现δ。在婴儿时期，脑电频率比幼儿更慢，常可见到δ波。一般认为，高幅度的慢波（δ或θ波）可能是大脑皮层处于抑制状态时电活动的主要表现。