DBS治疗方法从出现至今近30年的时间。开始出现于20世纪50~70年代，最先是应用丘脑-脑深部电刺激术治疗慢性顽固性疼痛，之后也尝试用于痉挛、小脑麻痹、癫痫等疾病的治疗。但因当时定位手段落后、缺乏客观的疗效评价标准、伦理道德方面存在争论等原因使得DBS的进一步应用受到限制。

1987年法国神经科医师Alim-Louis Benabid教授与Grenoble大学的团队首次采用DBS刺激丘脑腹中间核（ventral intermediate nucleus，Vim）以控制震颤现象，获得成功后，开始了一系列的试验性研究。在此之后，DBS得到了快速发展，开启了DBS治疗帕金森病的新纪元。随后的一些相关研究也证实相对于传统毁损术而言，DBS具有手术安全、可调节、并发症少且可逆等特点。1992年8月欧洲多中心颤抖临床研究首度将100多位患者纳入试验。1995年秋，Medtronic临床研究中心首度利用丘脑底核或苍白球刺激以控制重度帕金森病患者症状，总共包括美国、欧洲、加拿大与澳洲共160位患者。1997年7月Medtronic DBS震颤控制疗法在美国通过FDA认证，用以治疗原发性震颤与帕金森病震颤。1998年4月Medtronic DBS治疗帕金森病在欧洲、加拿大与澳洲通过认证，用以治疗重度帕金森病的运动障碍。2002年1月Medtronic DBS治疗帕金森病在美国通过FDA认证，用以治疗重度帕金森病的运动障碍。美国FDA于1997年批准DBS治疗特发性震颤后，2002年批准了帕金森病的DBS治疗方法，2003年批准了原发性肌张力障碍的DBS治疗，2009年批准了强迫症的DBS治疗，至今全球已超过十万人因此受益。美国Delong教授对DBS治疗帕金森病的作用机制有其独特见解，并因此获得2014年Lasker-DeBakey临床医学奖。由此可见，DBS技术治疗功能性疾病日臻成熟。最初DBS只是应用于帕金森病和特发性震颤的治疗，近几年人们开始将其用于治疗肌张力障碍、抽动秽语综合征等疾病，并尝试将DBS用于癫痫、中枢性疼痛、强迫症等精神障碍疾病领域。