超表面材料通过表面亚波长单元使得电磁波在传播的过程中产生“相位突变”，超表面材料拓展了传统三维超材料的功能及应用，并解决许多传统超材料发展及应用中的重大难题，如高损耗、高难度制造和集成化等。

2011年，F.卡帕索（Federico Capasso）提出一种金属光学天线阵列，通过表面结构排列实现对电磁波折射方向的任意调控。2016年，F.卡帕索提出一种基于介质 “超透镜”，其厚度仅为百纳米量级，具有约170倍的放大倍数。

根据超表面是否有金属膜，分为透射型超表面和非透射型超表面。如果含有金属膜的非透射型超表面，阻抗边界条件描述的是超表面与空气界面的平均切向电场和切向磁场的关系；如果不含金属膜的透射型超表面，阻抗边界条件描述的是超表面两侧的平均切向电场和切向磁场的关系。根据结构单元周期性不同，超表面分为：①周期超表面，所有单元保持一致；②非周期超表面，单元结构和尺寸随排列不同而变化。

根据调控电磁波类型不同，分为空间波调制超表面和表面波调制超表面。超表面还可以分为模拟超表面和数字超表面。运用比特超材料概念极大简化超表面的设计，在此基础上提出的数字控制超材料，使得单片超材料通过编码控制切换而具备多样性能。

超表面主要应用在可控智能表面，宽角吸波器，导波结构，超表面透镜天线。①可控智能表面，超表面引入通用薄片转换条件，可提供平面波的反射系数和透射系数的表达式。该表达式与表面磁化率有关，如果表面磁化率可以改变，则使得调控表面的反射和透射系数变为可能，即可控智能表面。②宽角吸波器，超表面可以实现随角度不敏感吸波器。该超表面的表面磁化率的横向分量相对于纵向分量高度谐振，展现出角度不敏感特性。③导波结构，将超表面设计为全反射，则两个平行超表面构成的平板可以在其中传播平面波，从而构成导波结构。该波导结构具有剖面低、辐射损耗小的优点。④超表面透镜天线，超表面为平面结构，易于与平面天线集成。超表面可以通过设计提高天线性能。与几何光学透镜尺寸要远大于工作波长不同，超表面透镜可以不受此限制。