La frecuencia cardíaca puede variar de acuerdo con las necesidades físicas del cuerpo, incluida la necesidad de absorber oxígeno y expulsar dióxido de carbono. Por lo general, coincide con el pulso medido en cualquier punto periférico del cuerpo humano. Algunas actividades que pueden provocar cambios son el ejercicio físico, el sueño, la ansiedad, el estrés, la enfermedad y la ingestión de drogas.

El ritmo cardíaco humano adulto en reposo normal oscila entre 60–100 lpm. La taquicardia es una frecuencia cardíaca rápida, definida como superior a 100 lpm en reposo. La bradicardia es una frecuencia cardíaca lenta, definida como inferior a 60 lpm en reposo. Durante el sueño, un ritmo cardíaco lento con frecuencias de alrededor de 40–50 lpm es común y se considera normal. Cuando el corazón no late en un patrón regular se produce un fenómeno denominado arritmia. Estas anomalías de la frecuencia cardíaca a veces indican una enfermedad.

Además de tales aplicaciones médicas, los estudios psicofisiológicos destacan la relación entre las variaciones del ritmo cardíaco y las reacciones emocionales humanas. De hecho, la frecuencia cardíaca es regulada por el Sistema Nervioso Autónomo (SNA). En particular, las emociones positivas provocan la reacción de la rama simpática (SNS) del Sistema Nervioso Autónomo, reflejada por un aumento de la frecuencia cardíaca con respecto a la línea de base subjetiva. Por el contrario, las emociones negativas provocan la reacción de la rama parasimpática (SNP), con la consecuente disminución de la frecuencia cardíaca.

Oros estudios han destacado la relación entre la señal de la frecuencia cardíaca y algunos estados mentales, como por ejemplo estrés, atención, cansancio y compromiso.

En general, la señal de ECG es muy fácil de registrar colocando dos electrodos en el pecho o en ambas muñecas y, por lo tanto, se puede utilizar en la estimación de la señal de la frecuencia cardíaca. De forma alternativa, la señal de frecuencia cardíaca podría ser registrada a través de sensores ópticos infrarrojos, de una manera menos invasiva. Recientemente se han desarrollado nuevos dispositivos médicos comerciales cada vez más portátiles (brazaletes, relojes) por lo tanto dicha medida también se puede utilizar en actividades de investigación en el campo de la neurociencia en entornos fuera del laboratorio.