1980年，Merton和Morton首次报道了经头皮电刺激大脑运动皮质而引起对侧肢体运动的方法，并记录了与皮质脊髓束和运动神经兴奋传导相关的潜伏时间（手为20ms，足为40ms）。此后人们开始将经颅电刺激大量用于临床及电生理研究，但重复电刺激在头皮可造成明显疼痛，所以限制了临床应用。在1985年，Barker和其同事第一次用磁脉冲代替电极经头皮刺激大脑皮层，这种方法无痛无创，只在刺激时有振动感和肌收缩感，近10年中被大量运用于临床电生理学研究。
磁刺激的主要长处是可以透过人体组织对神经、肌肉进行方便、舒适的刺激。所以这项技术的临床应用大部分是周围神经系统和中枢运动通路的无创刺激方面。
在神经系统运动通路的中枢部分对神经进行刺激，就可以在与之贯通的周围部分检测到由这个刺激引起的动作电位。刺激的部位可以包括大脑运动皮层、脊髓或者周围神经。这个现象的原因是磁刺激造成了神经细胞或神经纤维的冲动，这个冲动向后级神经元传播。所需刺激神经的部位越深、越难达到，磁刺激相对于传统的电刺激的优势就更为明显。经颅磁刺激效应经皮质脊髓束到达脊髓的运动神经元后，可以记录到运动诱发电位，还可以在靶肌群上记录到复合型肌动作电位（Compound Muscle Action Potential，CMAP）。利用经颅磁刺激的运动阈值（Motor Threshold，MT）可以研究运动皮质兴奋性。运动阈值为在十次实验中有五次诱发的运动诱发电位幅度在50μV 时的最小刺激强度。
在运动诱发电位测试中有几个重要的现象。其中一个是被称为“易化”（Faciliataion）的现象。如果目标肌肉事先通过一定的方法（例如病人的自主收缩）被激活，那么磁刺激的强度阈值将降低，从刺激到兴奋的延时将减少，而且肌电图的幅度也会增加。利用这个现象，一方面医生可以降低磁刺激的强度来使病人在受测试的过程中更加舒适；另一方面可以作为诊断、评估一些疾病（例如帕金森病）的标准，因为易化现象在这些疾病中可能会改变或者消失。
另一个现象称为“静息期”（Silent Period），即在肌肉自主收缩期间经颅磁刺激异侧运动皮质诱导的肌电活动中断。静止期前部分主要反映脊髓水平的抑制，静止期后部分反映皮质抑制。皮质内抑制过程表现为兴奋性皮质脊髓束输出的减少。与易化现象类似，静息期的检测也可以用来作为一些疾病的辅助诊断信息，例如小脑共济失调、亨廷顿氏病（舞蹈性麻痹）、帕金森病等。
第三个现象是皮层运动诱发电位的变化性。医生与研究者发现，对运动皮层进行磁刺激产生的运动诱发电位与刺激周围神经所产生的不同。每次刺激产生的运动诱发电位并不是完全相同的，有时甚至有巨大的差异。起初认为这可能是由于刺激线圈位置的变化引起的，但是深入的研究证明了这却是源自于运动皮层兴奋性自身的改变。这个变化性，与上面两种现象一样，也可以作为一些疾病诊断的辅助依据。
将刺激运动皮层引起的运动诱发电位的潜伏期减去从刺激脊髓的运动诱发电位的潜伏期就可以得到中枢神经系统中运动通路的兴奋传导速率。中枢运动传导时间（Central Motor Conduction Time，CMCT）为在头皮和脊柱刺激时运动诱发电位潜伏期的差别，即中枢运动传导时间可以评价从皮质运动神经元、脊髓、脊髓神经元到周围神经整个运动路径的完整性。中枢运动传导时间延长意味着中央运动路径脱髓质少。没有中枢运动传导时间则意味着神经元或轴突丧失。中枢运动传导时间在很多神经系统疾病中都呈现异常，因此可以作为诊断的有效辅助。这个测试的最大优点就是它克服了无法从中枢神经系统直接测量动作电位的限制。
除了以上这些，可以从运动诱发电位中挖掘的数据还有运动诱发电位的频率成分、波形形态、反应区域、刺激阈值、反应幅度、恢复期、疲劳期和功率谱等。利用上述参数（运动诱发电位的阈值和幅度，中枢传导时间，静息期，兴奋和抑制）可以研究患有多种神经性疾病的患者。同时，这些参数还可以用来监测运动异常以及运动功能的恢复状况。依照磁刺激模式和刺激参数（刺激强度、刺激间隔、刺激量以及串间隔）的不同可以研究患有运动性疾病情况下的皮层可塑性问题和神经性疾病中的感觉或知觉异常问题。
目前经颅磁刺激已经用于多种运动障碍的研究之中，刺激的靶位点包括运动皮层及其投射区域，这些区域是基底节功能障碍，特别是运动失调的关键部位。
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