Pembelajaran berbasis otak merupakan pembelajaran yang disesuaikan dengan kemampuan otak manusia yang didesain secara alamiah untuk kegiatan belajar mengajar. Otak merupakan bagian yang paling penting dari tubuh kita karena semua gerakan tubuh, semua fungsi organ-organ tubuh, dan semua pusat kehidupan kita terletak di otak. Otak kita terdiri dari seratus miliar sel yang mempunyai tugas masing-masing untuk koordinasi bagi tubuh. Tanpa kita sadari, tetapi selalu kita rasakan bahwa pusat ingatan kita/memori yang kita pelajari sejak kita baru lahir hingga saat akhir usia kita nanti, semua tersimpan rapi dan siap dipanggil oleh otak kita yang sangat hebat tersebut.
Pada otak manusia terdapat bagian-bagian berbeda yang bertugas menjalankan berbagai fungsi mental, berpikir, seksualitas, memori, pertahanan, emosi, dan kreativitas.Setiap individu mempunyai kepribadian unik yang berbeda satu dengan lainnya dalam hal minat, bakat, kemampuan, maupun kemauannya. Setiap perbedaan tersebut menjadikan individu sebagai pebelajar yang unik yang harus mendapat pelayanan berbeda yang disesuaikan dengan kemampuannya tersebut agar otaknya dapat digunakan secara maksimal. Dalam hal ini, guru harus benar-benar memahami peserta didik/siswa mulai dari minat, bakat, dan kemampuannya sehingga pengembangan potensinya akan berlangsung secara optimal.
Otak kita mempunyai empat bagian yaitu otak besar (cerebrum), otak tengah, otak kecil (cerebellum), dan sel-sel otak. Dalam hal ini perlu ditekankan bahwa secara anatomis tidak ada perbedaan antara otak Albert Enstein dengan otak kita. Masalahnya kita tidak sadar, bahkan kita tidak tahu akan kemampuan otak kita sebenarnya dan kita jarang melatih otak kita secara teratur sehingga kurang berkembang optimal. Berbagai fakta ditemukan bahwa kita(manusia secara umum), hanya menggunakan tidak lebih dari 10% kapasitas total otak kita.