脑机接口技术有五大功效，其应用方向主要有医疗健康、娱乐、智能家居等
脑机接口技术的功效可以归结为如下5类：监测（使用脑机接口系统监测部分人体意识状态）、替代（脑机接口系统的输出可以取代由于损伤或疾病而丧失的自然输出）、改善/恢复（主要针对康复领域，改善某种疾病的症状或恢复某种功能）、增强（主要是针对健康人而言，实现机能的提升和扩展）、补充（主要针对控制领域，增加脑控方式，作为传统单一控制方法的补充，实现多模态控制）。
围绕上述5大功效，脑机接口技术的应用方向主要有医疗健康、娱乐、智能家居、军事和其他，分述如下。
1）医疗健康
医疗健康领域是脑机接口最初、最直接和最主要的应用领域，也是目前最接近商业化的应用领域。医疗健康领域的应用案例（研发和产品）主要集中在“监测”、“改善/恢复”、“替代”、和“增强”4 大功效上，这些主要是以输出为主的狭义 BCI 的功效。除此而外，基于刺激（DBS/TMS/tDCS/tACS/ TUS 等）的 BCI（以输入为主的 BCI）具有神经调控的功效，可用于帕金森疾病（parkinsonsdisease，PD）、癫痫、轻度认知障碍、阿尔茨海默病、焦虑障碍、抑郁障碍、创伤后应激障碍和强迫症等的治疗康复。下面主要简介输出式 BCI 的医疗健康应用，关于输入式 BCI 的医疗健康应用在本白皮书第 3 部分有分析。“监测”是指通过脑机接口系统完成对人体神经系统状态的实时监控与测量。例如，脑机接口可应用于陷入深度昏迷等微小意识状态的患者，帮助测量并评定其意识等级；对于存在视/听觉障碍的患者，视/听觉诱发类脑机接口可用于测量其神经通路状态，协助医生定位视/听觉障碍成因。
“改善/恢复”方向主要是指可以针对多动症、中风、癫痫等疾病做对应的恢复训练。例如，对于感觉运动皮层相关部位受损的中风病人，脑机接口可以从受损的皮层区采集信号，然后刺激失能肌肉或控制矫形器，改善手臂运动。癫痫病人的大脑会出现某个区域的神经元异常放电，通过脑机接口技术检测到神经元异常放电后，可以对大脑进行相应的电刺激，从而抑制癫痫发作。此外，运动想象脑机接口可用于孤独症儿童的康复训练，提升他们对感觉运动皮层激活程度的自我控制能力，从而改善孤独症的症状。这一方向已得到广泛应用，医院和不少创业公司在研发这方面的设备。
“替代”方向主要针对因为损伤或疾病而丧失某种功能的患者。例如，丧失说话能力的人通过脑机接口输出文字，或通过语音合成器发声。脊髓侧索硬化症患者、重症肌无力患者、以及因事故导致高位截瘫的患者等重度运动障碍患者群体，可通过脑机接口系统将自己脑中所想的信息传达出来。
“增强”方向主要是指将芯片植入大脑，以增强记忆、推动人脑和计算设备的直接连接等。例如 Elon Musk 的脑机接口公司Neuralink 正在做这方面的研究。
2）娱乐
脑机接口在娱乐领域的应用主要集中在“补充”方向。例如，脑机接口为游戏玩家提供了独立于传统游戏控制方式之外的新的操作维度，可以用意念来控制虚拟现实（virtual reality，VR）界面的菜单导航和选项控制，极大的丰富了游戏内涵并提升了游戏体验。
3）智能家居
脑机接口在智能家居领域的应用主要集中在“补充”方向。智能家居是脑机接口与物联网（Internet of things，IoT）跨领域结合的一大想象空间。例如，在这一应用方向，脑机接口可类似于“遥控器”，帮助人们用意念控制开关灯、开关门和开关窗帘等，进一步可以控制家庭服务机器人。
4）军事
脑机接口在军事领域的应用主要集中在“替代”和“增强”方向。脑机接口系统可以协助操控各类无人装备，代替人类战士深入危险地区或高危场合执行任务，脑控武器是军事武器自动化和智能化的一个重要发展方向。利用脑控和手控相结合，发挥士兵个体控制的最大潜能，是武器研制和使用的智能化目标。脑控外骨骼是提升单兵作战能力的最有效手段之一，将机械外骨骼附着在人体外部，人脑利用想象思维控制外骨骼的运动和动作，增加单兵作战的力量、速度和准确度，是脑控外骨骼的最终目标。动物侦察兵利用动物自身的觅食和生存能力，充分发挥其运动和侦察本领，将脑控芯片植入，由人类远程控制动物的行动和侦察路线，延伸人类侦察范围和时间。此外，还可以借助脑机接口进行更高效和更保密的军事通信以及提高作战人员的认知能力。
5）其他
脑机接口在其他方向的应用主要针对健康人群的“增强”和“补充”，实现机能的扩展。例如，澳大利亚的 SmartCap 公司通过在棒球帽内植入电极，可以实时监测用户的疲劳状态，同时也有部分公司将脑机接口应用于驾驶状态监测，随时关注驾驶员的疲劳状态，以降低由于疲劳驾驶而发生事故的概率。在教育领域，脑机接口技术可对学生注意力表现实时探测，从而帮助教师及时了解课堂情况以改变教学方法。在市场营销领域，脑机接口技术可用于评价观看广告、电影和电视等媒体内容的观众情绪体验，以及评估更广义的人机交互情景下的用户体验。
