Już w roku 1958 Joe Kamiya, znany psycholog z uniwersytetu w Chicago, zaczął prowadzić eksperymenty z elektroencefalografem. Chciał już wtedy dowieść, czy przeciętny człowiek jest w stanie różnicować powszechnie znane fale mózgowe generowane przez jego mózg. W tym celu prosił badane osoby, aby w losowo wybranych momentach eksperymentu odpowiadały na pytanie, czy znajdują się w stanie alfa. Po każdej odpowiedzi udzielano badanym osobom informacji, czy ich odpowiedź była poprawna, czy błędna. Zauważył wtedy, że wraz z czasem liczba trafnych odpowiedzi wyraźnie rosła. Zaledwie po czterech dniach trwania eksperymentu odpowiedzi badanych osób były bezbłędne. Dodatkowo większość badanych była w stanie wygenerować stan alfa „na żądanie”. Joe Kamiya zaprojektował i wykonał urządzenie, które generowało sygnał sprzężenia zwrotnego w postaci sygnału dźwiękowego pojawiającego się w chwili przewagi fal mózgowych alfa. Kolejnymi badaniami udało mu się wykazać, że można nauczyć się świadomego kontrolowania aktywności bioelektrycznej mózgu. W roku 1969, czyli zaledwie po roku prowadzonych badań udowodnił, że człowiek jest w stanie sterować stanami swojej świadomości, co później uznano uznano za narodziny metody biofeedback.

W tym samym okresie amerykański psycholog Neal Miller,  profesor psychologii z uniwersytetu w Yale, prowadził badania nad biologicznym sprzężeniem zwrotnym. Wykazał on, że autonomiczny układ nerwowy człowieka jest podatny na uczenie się. Badania te prowadzone były w roku 1969 na zwierzętach laboratoryjnych i dotyczyły warunkowania u nich reakcji trzewnych. Wtedy takie stwierdzenie odbierane w środowiskach naukowych jako kompletna herezja, gdyż autonomiczny układ nerwowy postrzegano wówczas jako pozostający absolutnie poza wszelką kontrolą.

Po wielu latach Gilbert Moss w pracach naukowych pisał o Joginach. Są to adepci systemów rozwoju duchowego i medytacji w buddyzmie i hinduizmie. Pisał, że Jogini już wiele wieków wcześniej opracowali złożone systemy świadomej kontroli wielu autonomicznych czynności organizmu. Dotyczyły one między innymi:

• przepływu krwi,
• akcji serca,
• krążenia krwi w skórze,
• fal mózgowych.

Wszystkiego tego dokonali bez kontroli specjalistycznych instrumentów, zatem naukowcy uznali, że jest to rzeczywiście wykonalne. Nie były to jednak czasy, kiedy ludzie zachodu chcieli uczyć się od Joginów, którzy nie byli w stanie wyjaśnić wielu zjawisk z użyciem twardych, mechanistycznych dowodów - zgodnych z ówczesnymi zachodnimi standardami.

Jon Basmajian udowodnił również, że z użyciem odpowiedniego feedbacku różnicowania możliwa jest kontrola nad poszczególnymi jednostkami mięśniowymi. Tym samym udało się udokumentować, że kolejny układ ludzkiego organizmu poddaje się świadomemu sterowaniu i kontroli. Doniesienia te stały się silną bazą do rozwoju różnorakich odmian terapii opartej na metodzie biofeedback. Dynamiczny ich rozwój rozpoczął się wraz z rozwojem pomiarowej techniki cyfrowej, która pozwoliła pokonać wcześniejsze bariery techniczne.

Obecna technologia i komputerowe systemy biofeedback dają możliwość bardzo zaawansowanej i przede wszystkim ciągłej analizy danych. Szybkość obecnych systemów wspiera wielowymiarową analizę z jednoczesną analizą: rytmu serca, ciśnienia krwi, temperatury ciała, fal mózgowych, napięcia mięśniowego, parametrów oddechu i innych mniej popularnych parametrów. Dane te mogą być analizowane na bieżąco, a pacjent może otrzymywać informację zwrotną o swoim organizmie w czasie rzeczywistym. Jako najbardziej nowoczesna forma terapii biofeedback powstał EEG biofeedback, określany często jako neuroterapia lub neurofeedback. Impulsem do jego rozwoju były eksperymenty i wyniki uzyskane przez Joe Kamiya oraz rozwój elektroencefalografii ilościowej QEEG. Opracowane w już latach siedemdziesiątych oprogramowanie pozwalało na praktyczną integrację technologii ilościowego EEG z procedurami warunkowania sprawczego. Rozmieć je należy zgodnie z prawem efektu Thorndike’a. Prawo to mówi, że zachowanie przynoszące pozytywne i satysfakcjonujące efekty ma tendencję do powtarzania się. Pacjent otrzymuje wzmocnienie w postaci feedbacku. Mogą to być informacje w postaci wizualnej lub dźwiękowej za każdym razem, gdy poziom fal mózgowych osiąga poziom ustalony przez neuroterapeutę. Pacjent nie otrzymuje natomiast wspomnianego wzmocnienia, gdy aktywność bioelektryczna jego mózgu nie dąży do wyznaczonego celu.

Z poziomu fizjologii ludzkiego organizmu działanie neurofeedbacku można postrzegać jako wykorzystanie zjawiska plastyczności centralnego układu nerwowego. Plastyczność układu nerwowego to zdolność do powstawania trwałych zmian w strukturach neuronowych i funkcjonowaniu mózgu pod wpływem przetwarzanych danych. Zjawisko to jest fundamentem procesu uczenia się i zapamiętywania informacji. Szczególnie istotne jest również w przypadku uszkodzenia centralnego układu nerwowego i późniejszych procesów regeneracyjnych i kompensacyjnych. Wyróżnić można wiele mechanizmów plastyczności, jednak podstawowym jest synapsa, która dynamicznie modyfikując  właściwości swojego połączenia steruje poziomem przewodzenia elektrycznych impulsów nerwowych. Zjawiska związane bezpośrednio z plastycznością centralnego układu nerwowego to długotrwałe wzmocnienie (LTP) i osłabienie synaptyczne oraz (LTD). Są to zjawiska zachodzące w komórkach nerwowych zwanych neuronami, które polegają odpowiednio na zwiększeniu lub zmniejszeniu w dłuższym przedziale czasowym wydajności przewodzenia synaptycznego poszczególnych synaps w wyniku ich odpowiedniej aktywacji. W konsekwencji możliwe jest aby istniejące już synapsy dostosowały odpowiednio do potrzeby swój kształt. Możliwe jest również wytworzenie nowych połączeń synaptycznych lub ich redukcja.

Wieloletnie badania i analizy sygnału EEG umożliwiły stworzenie normatywnych baz danych dotyczących aktywności bioelektrycznej dla ludzi zdrowych oraz ludzi u których stwierdzono różnorakie zaburzenia w pracy fal mózgowych. Bazy te są podstawą do konstrukcji protokołów treningowych związanych z konkretnymi zaburzeniami zdrowotnymi oraz badań kontrolnych oceniających skuteczności prowadzonej terapii.

Niezbite kliniczne dowody na skuteczność procedur warunkowania EEG wypracowano w przypadku terapii odmian epilepsji opornych na środki farmakologiczne oraz ADHD (La Vaque, 2002). Najbardziej znanym pionierem terapii biofeedback w leczeniu epilepsji (badania prowadzone były na kotach) był Marice Barry Sterman, który prowadząc badania rytmu sensomotorycznego (SMR) 12-15Hz odkrył, że zwierzęta u których stosowano treningi mają znacząco większą odporność na farmakologicznie wywoływane drgawki. W pracy Stermana z 2000 roku potwierdzono skuteczność treningu SMR w przeciwdziałaniu epilepsji.