Base64編碼之所以稱為Base64，是因為其使用64個字符來對任意數據進行編碼，同理有Base32、Base16編碼。標准Base64編碼使用的64個字符為：
這64個字符是各種字符編碼（比如ASCII碼）所使用字符的子集，並可打印。唯一有點特殊的是最后兩個字符。
Base64本質上是一種將二進制數據轉成文本數據的方案。對於非二進制數據，是先將其轉換成二進制形式，然后每連續6比特（2的6次方=64）計算其十進制值，根據該值在上面的索引表中找到對應的字符，最終得到一個文本字符串。假設我們對Hello！進行Base64編碼，按照ASCII表，其轉換過程如下圖所示：
可知Hello！的Base64編碼結果為SGVsbG8h，原始字符串長度為6個字符串，編碼后長度為8個字符，每3個原始字符經編碼成4個字符。
但要注意，Base64編碼是每3個原始字符編碼成4個字符，如果原始字符串長度不能被3整除，怎么辦？使用0來補充原始字符串。
以Hello！！為例，其轉換過程為：
Hello!! Base64編碼的結果為 SGVsbG8hIQAA 。最后2個零值只是為了Base64編碼而補充的，在原始字符中並沒有對應的字符，那么Base64編碼結果中的最后兩個字符 AA 實際不帶有效信息，所以需要特殊處理，以免解碼錯誤。
標准Base64編碼通常用 = 字符來替換最后的 A，即編碼結果為 SGVsbG8hIQ==。因為 = 字符並不在Base64編碼索引表中，其意義在於結束符號，在Base64解碼時遇到 = 時即可知道一個Base64編碼字符串結束。
如果Base64編碼字符串不會相互拼接再傳輸，那么最后的 = 也可以省略，解碼時如果發現Base64編碼字符串長度不能被4整除，則先補充 = 字符，再解碼即可。
解碼是對編碼的逆向操作，但注意一點：對於最后的兩個 = 字符，轉換成兩個A 字符，再轉成對應的兩個6比特二進制0值，接着轉成原始字符之前，需要將最后的兩個6比特二進制0值丟棄，因為它們實際上不攜帶有效信息。