Base64编码是使用64个可打印ASCII字符（A-Z、a-z、0-9、+、/）将任意字节序列数据编码成ASCII字符串，另有“=”符号用作后缀用途。

Base64将输入字符串按字节切分，取得每个字节对应的二进制值（若不足8比特则高位补0），然后将这些二进制数值串联起来，再按照6比特一组进行切分（因为2^6=64），最后一组若不足6比特则末尾补0。将每组二进制值转换成十进制，然后在上述表格中找到对应的符号并串联起来就是Base64编码结果。

由于二进制数据是按照8比特一组进行传输，因此Base64按照6比特一组切分的二进制数据必须是24比特的倍数（6和8的最小公倍数）。24比特就是3个字节，若原字节序列数据长度不是3的倍数时且剩下1个输入数据，则在编码结果后加2个=；若剩下2个输入数据，则在编码结果后加1个=。

完整的Base64定义可见RFC1421和RFC2045。因为Base64算法是将3个字节原数据编码为4个字节新数据，所以Base64编码后的数据比原始数据略长，为原来的4/3。在电子邮件中，根据RFC822规定，每76个字符，还需要加上一个回车换行。可以估算编码后数据长度大约为原长的135.1%。

Base64可用于任意数据的底层二进制数据编码，以应用于只能传输ASCII字符的场合。不过最常用于文本数据的处理传输，例如在MIME格式的电子邮件中，Base64可以用来编码邮件内容，方便在不同语言计算机间传输而不乱码，注意是传输而不是显示，例如在西欧地区计算机上使用utf-8编码即可正常显示中文（安装有对应字库），但是它未必能正常传输中文，这时转换为Base64便无此顾虑。

Base64编码若无特别说明，通常约定非ASCII字符按照UTF-8字符集进行编码处理。

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节码的编码方式之一，Base64就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。

Base64编码是从二进制到字符的过程，可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如，在Java Persistence系统Hibernate中，就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符（一般为128-bit的UUID）编码为一个字符串，用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL（包括隐藏表单域）中的形式。此时，采用Base64编码具有不可读性，需要解码后才能阅读。