Base64是壹種使用64基的位置計數法。它使用2的最大次方來代表僅可打印的ASCII 字符。這使它可用來作為電子郵件的傳輸編碼。在Base64中的變量使用字符A-Z、a-z和0-9，這樣共有62個字符，用來作為開始的64個數字，最後兩個用來作為數字的符號在不同的系統中而不同。壹些如uuencode的其他編碼方法，和之後binhex的版本使用不同的64字符集來代表6個二進制數字，但是它們不叫Base64。
在MIME格式的電子郵件中，base64可以用來將binary的字節序列數據編碼成ASCII字符序列構成的文本。使用時，在傳輸編碼方式中指定base64。使用的字符包括大小寫字母各26個，加上10個數字，和加號「+」，斜杠「/」，壹共64個字符，等號「=」用來作為後綴用途。
完整的base64定義可見 RFC1421和 RFC2045。編碼後的數據比原始數據略長，為原來的4/3。在電子郵件中，根據RFC822規定，每76個字符，還需要加上壹個回車換行。可以估算編碼後數據長度大約為原長的135.1%。
轉換的時候，將三個byte的數據，先後放入壹個24bit的緩沖區中，先來的byte占高位。數據不足3byte的話，於緩沖區中剩下的Bit用0補足。然後，每次取出6個bit，按照其值選擇ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/中的字符作為編碼後的輸出。不斷進行，直到全部輸入數據轉換完成。
如果最後剩下兩個輸入數據，在編碼結果後加壹個「=」；如果最後剩下壹個輸入數據，編碼結果後加兩個「=」；如果沒有剩下任何數據，就什麽都不要加，這樣才可以保證資料還原的正確性。
舉例來說，壹段引用自Thomas Hobbes's Leviathan的文句：
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Man is distinguished, not only by his reason, but by this singular passion from
other animals, which is a lust of the mind, that by a perseverance of delight in
the continued and indefatigable generation of knowledge, exceeds the short vehemence
of any carnal pleasure. |
經過base64編碼之後變成：
TWFuIGlzIGRpc3Rpbmd1aXNoZWQsIG5vdCBvbmx5IGJ5IGhpcyByZWFzb24sIGJ1dCBieSB0aGlz
IHNpbmd1bGFyIHBhc3Npb24gZnJvbSBvdGhlciBhbmltYWxzLCB3aGljaCBpcyBhIGx1c3Qgb2Yg
dGhlIG1pbmQsIHRoYXQgYnkgYSBwZXJzZXZlcmFuY2Ugb2YgZGVsaWdodCBpbiB0aGUgY29udGlu
dWVkIGFuZCBpbmRlZmF0aWdhYmxlIGdlbmVyYXRpb24gb2Yga25vd2xlZGdlLCBleGNlZWRzIHRo
ZSBzaG9ydCB2ZWhlbWVuY2Ugb2YgYW55IGNhcm5hbCBwbGVhc3VyZS4=
壹個例子
「M」的ASCII碼 = 77 = 01001101
「a」的 = 97 = 01100001
「n」的 = 110 = 01101110
將這三個字節合並，得出壹個24位的資料：
010011010110000101101110
現在六個壹組的分開，這樣便得到六個數。將這些數轉為：
010011 = 19 = T （T是第19個英文字母）
010110 = 22 = W （W是第22個英文字母）
000101 = 5 = F
101110 = 46 = u （U是第20個英文字母）
base64編碼是：
00010011 00010110 00000101 00101110
即是每3個未編碼字節，編碼後會得到4個字節。
- 加密M：M=01001101，變成加密010011010000，六個壹組分開是010011 010000，結果是TQ，然後在後面加兩個「=」，結果就是「TQ==」。
UTF-7
UTF-7 是壹個修改的Base64（Modified Base64）。主要是將UTF-16的數據，用Base64的方法編碼為可打印的 ASCII
字符序列。目的是傳輸 Unicode 數據。主要的區別在於不用等號"="補余，因為該字符通常需要大量的轉譯。
標準可見RFC 2152, 《A Mail-Safe Transformation Format of Unicode》。
IRCu
在IRCu等軟件所使用的P10 IRC服務器間協議中，對客戶與服務器的消息類型號(client/server numerics)和二進制IP地址采用了base64編碼。消息類型號的長度固定為3字節，故可直接編碼為4個字節而不需要加填充。對IP地址進行編碼時，則需要在地址前添加壹些0比特，使之可以編碼為整數個字節。這裏所用的符號集與前述MIME的也有所不同，將+/改成了[]。
在URL中的應用
Base64編碼可用於在HTTP環境下傳遞較長的標識信息。例如，在Java Persistence系統Hibernate中，就采用了Base64來將壹個較長的唯壹標識符（壹般為128-bit的UUID）編碼為壹個字符串，用作HTTP表單和HTTP
GET URL中的參數。在其他應用程序中，也常常需要把二進制數據編碼為適合放在URL（包括隱藏表單域）中的形式。此時，采用Base64編碼不僅比較簡短，同時也具有不可讀性，即所編碼的數據不會被人用肉眼所直接看到。
然而，標準的Base64並不適合直接放在URL裏傳輸，因為URL編碼器會把標準Base64中的「/」和「+」字符變為形如「%XX」的形式，而這些「%」號在存入數據庫時還需要再進行轉換，因為ANSI
SQL中已將「%」號用作通配符。
為解決此問題，可采用壹種用於URL的改進Base64編碼，它不在末尾填充'='號，並將標準Base64中的「+」和「/」分別改成了「*」和「-」，這樣就免去了在URL編解碼和數據庫存儲時所要作的轉換，避免了編碼信息長度在此過程中的增加，並統壹了數據庫、表單等處對象標識符的格式。
另有壹種用於正則表達式的改進Base64變種，它將「+」和「/」改成了「!」和「-」，因為「+」,「*」以及前面在IRCu中用到的「[」和「]」在正則表達式中都可能具有特殊含義。
此外還有壹些變種，它們將「+/」改為「_-」或「._」（用作編程語言中的標識符名稱）或「.-」（用於XML中的Nmtoken）甚至「_:」（用於XML中的Name）。
其他應用
- Mozilla Thunderbird和Evolution用Base64來保密電子郵件密碼
- Base64 也會經常用作壹個簡單的“加密”來保護某些數據，而真正的加密通常都比較繁瑣。
- 垃圾信息傳播者用Base64來避過反垃圾郵件工具，因為那些工具通常都不會翻譯Base64的信息。
- 在LDIF檔案，Base64用作編碼字串。