در طول جلسات نوروفیدبک، حسگرهایی به سر فرد متصل می‌شود تا امواج مغزی (از جمله آلفا، بتا، تتا و دلتا) را به صورت زنده ثبت و تحلیل کند. سپس این اطلاعات به شکل بازخوردهای صوتی یا تصویری در اختیار مغز قرار می‌گیرد. با دریافت این بازخوردها، مغز یاد می‌گیرد که چگونه فعالیت‌های نابه‌هنجار را کاهش داده و الگوهای سالم‌تری از امواج مغزی را تولید کند. به عبارتی، نوروفیدبک نوعی آموزش غیرمستقیم مغز است که بدون نیاز به دارو، تعادل عصبی را برقرار می‌سازد

در اين روش حسگرها و يا الكترودهـايي كـه اطلاعـات مربوط به سـطح فعاليـت مغـزي را ثبـت نمـوده و ايـن فعاليتها را در قالب امواج مغزي در صفحه نمـايش، بـه تصوير ميكشند؛ به سر بيمار متصل ميشود. در طي ايـن فرايند انواع فعاليتهاي مغزي (امواج آلفا، بتا، تتا و دلتـا) كه در شرايط معمول امواجي غيرقابل مشاهده و غير قابل مهار هستند؛ بـراي درمـانگر و بيمـار محسـوس و قابـل مشاهده ميگردد. اين فرايند موجب آگاهي به نوع و شكل موج مغزي شده و امكان مقايسه آن را با امواج نرمال و يا نابهنجار (با بسامد بالاتر و يا پايين تر)، فراهم مـيآورد و موجب تغيير و اصلاح آن در روند درمان ميگردد

نوروفيدبك، فرايند پيچيدهاي از بيوفيدبك اسـت كـه مبتني بر جنبه هاي خاصي از فعاليت قشري مغز است كـه در طي آن فرد مي آموزد تا دامنه، فركـانس و يـا انسـجام ابعاد الكتروفيزيولوژيايي مغز خود را اصلاح و تنطيم كند.

در نوروفيدبك بـه فـرد پسـخوراندهايي در مـورد فعاليت امواج مغزي EEG داده ميشود، تا فرد از الگوي فعاليت الكتريكي مغز خود در ناحيه خاصي از مغز آگاهي پيدا كند. اين فيدبك ها به صورت شنيداري، ديداري و يـا تركيبي از هردو به فرد ارائـه مـيشـود. هنگـام آمـوزش نوروفيدبك، هيچ جريان الكتريكي خاصي به مغز فرد وارد نميشود، بلكه تنها فيدبك و سيگنالهاي خروجـي ناشـي از فعاليت عصبي نيمه هوشيار به آموزنده داده ميشود، تا از اين طريق فرد مهـارت خـودتنظيمي امـواج مغـزي را فراگيرد.

درواقع، مکانیسم عمل نوروبیوفیدبک شرطی سازی عاملی است. فرد، امواج مغزی خود را مجدداً ترمیم و بازسازی میکند. در ابتدا، تغییرات کوتاه مدت است؛ اما تدریجاً پایدارتر میشوند. با فیدبک مداوم، آموزش و تمرین، افراد هرچه بهتر میتوانند الگوی امواج خود را بهبود دهند. این عمل تقریباً شبیه به انجام درمان دارویی مغز است و کنترل و انعطافپذیری شناختی را افزایش میدهد. 

، طول دوره درمان معمولاً بلندمدت است به ویژه که نوروفیدبک با مغز و شرطی سازی و ایجاد تغییر در یادگیریهای مغزی سر و کار دارد که این خود طول دوره درمان را طولانی تر می سازد لذا نتایج آن طی زمان مشاهده میشود. پژوهشگران حوزه نوروفیدبک با این امر موافق اند که یادگیری نوروفیدبک مانند یادگیری یک مهارت است. مثلاً لوبار آموختن نوروفیدبک توسط آزمودنی را به یادگیری دوچرخه سواری تشبیه کرده است. مسلماً یادگیری یک مهارت جدید همانند نوروفیدبک مستلزم داشتن انگیزه بالاست.