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Base64エンコーディングは、64の印刷可能なASCII文字（A〜Z、a〜z、0〜9、+、/）の使用は、ASCII文字列にエンコードされたデータの任意のバイト列になり、別の"="記号は接尾辞として使用されます。
| 数字 | 文字 | 数値 | 数値 | 数値 | 数値 | 数値 | 文字 |
| 0 | A | 16 | Q | 32 | g | 48 | w |
| 1 | B | 17 | R | 33 | h | 49 | x |
| 2 | C | 18 | S | 34 | i | 50 | y |
| 3 | D | 19 | T | 35 | j | 51 | z |
| 4 | E | 20 | U | 36 | k | 52 | 0 |
| 5 | F | 21 | V | 37 | l | 53 | 1 |
| 6 | G | 22 | W | 38 | m | 54 | 2 |
| 7 | H | 23 | X | 39 | n | 55 | 3 |
| 8 | I | 24 | Y | 40 | o | 56 | 4 |
| 9 | J | 25 | Z | 41 | p | 57 | 5 |
| 10 | K | 26 | a | 42 | q | 58 | 6 |
| 11 | L | 27 | b | 43 | r | 59 | 7 |
| 12 | M | 28 | c | 44 | s | 60 | 8 |
| 13 | N | 29 | d | 45 | t | 61 | 9 |
| 14 | O | 30 | e | 46 | u | 62 | + |
| 15 | P | 31 | f | 47 | v | 63 | / |
Base64は、入力文字列をバイトごとにスライスし、各バイトの対応する2進値（8ビット未満の場合は上位ビットを0で補う）を求め、これらの2進値を直列につなぎ、6ビットのグループ（2^6=64のため）に従ってスライスし、6ビット未満の場合は最後のグループを0で補い、各グループの2進値を10進数に変換し、上記の表から対応する記号を見つけて直列につなぎます。文字列をつなげたものがBase64エンコーディングの結果である。
Base64は、ASCII文字しか伝送できないアプリケーションで使用するために、あらゆるデータの基礎となるバイナリデータをエンコードするために使用することができます。例えば、MIME形式の電子メールでは、Base64を使って電子メールの内容をエンコードすることで、異なる言語のコンピュータ間で混乱することなく簡単に転送することができます。Base64に変換すれば、この心配はありません。
Base64エンコーディングが指定されていない場合、通常、非ASCII文字はUTF-8文字セットに従ってエンコードされることに同意します。