Są one połączone z przewodem biegnącym wewnątrz ciała pacjenta do neurostymulatora. To niewielkie urządzenie z wewnętrzną baterią wszczepiane w klatkę piersiową (zwykle w okolicy obojczyka) chorego. Stymulator reguluje parametry impulsów elektrycznych wysyłanych przez elektrodę w mózgu. Lekarz może je zmieniać, posługując się specjalnym urządzeniem – przez skórę.

Podczas operacji wszczepienia elektrod pacjent zachowuje przytomność. Dokładne ich położenie ustalane jest dzięki nowoczesnym metodom obrazowania medycznego – przede wszystkim tomografii. Efekty różnią się w zależności od tego, gdzie wszczepiona zostanie elektroda.

Głęboką stymulację mózgu stosuje się dziś przede wszystkim do walki z drżeniem kończyn pacjentów cierpiących na chorobę Parkinsona. Metoda ta nie pozwala wprawdzie na całkowite wyleczenie, ale podnosi komfort życia chorego. Ze względu na potencjalne ryzyko związane z operacją wykorzystuje się ją u osób, którym inne metody nie mogą pomóc. Od 2005 roku usiłuje się wykorzystywać stymulację mózgu do zmniejszenia objawów depresji oraz zespołu Tourette’a. Naukowcy chcą również łagodzić epilepsję, bóle głowy oraz nerwice.

Atutem tej metody terapii – zwłaszcza w porównaniu z tradycyjnymi operacjami – jest jej pełna odwracalność. Ma to szczególne znaczenie w przypadkach pojawiania się niekorzystnych efektów ubocznych – takich jak zmiana osobowości, uzależnienia czy depresja.