通过立体定向方法进行精确定位，在脑内特定的靶点植入刺激电极进行高频电刺激，从而改变大脑相应核团兴奋性以达到改善疾病症状与体征的神经外科疗法。
DBS术后电极处于开启状态，对患者相关靶点进行持续电刺激，患者却察觉不到，因此不影响其日常生活，并可以根据病情变化进行调节，长期控制不断发展的病症。
与传统的毁损术相比，DBS具有安全、可调控、并发症少且可逆等优点，已经成为传统的立体定向功能神经外科中常用的毁损手术的替代方法，大大降低了手术的致残率。因此，美国食品药品管理局在1997年批准DBS可用于特发性震颤的治疗，并分别在2002年、2003年和2009年相继获准DBS用于治疗帕金森病、肌张力障碍和强迫症。1998年，中国实施了首例DBS治疗帕金森病。其后，DBS在运动障碍性疾病的外科治疗中得到了较快的发展，已尝试用于难治性癫痫、强迫症、抑郁症等疾病。
DBS的作用机制尚不十分清楚，可能包括对细胞放电的抑制，神经递质的耗竭，阻断或兴奋抑制性环路等，从而在刺激部位产生类似毁损的效应等。
DBS自1988年发展至今，其有效性在帕金森病、肌张力障碍、特发性震颤等运动障碍性疾病中已得到公认；在癫痫、疼痛和某些难治性精神障碍的治疗方面也显示出了良好的应用前景，但总体证据还有限，尚需更多的研究。