按位運算符允許我們操作一個整數主數據類型中的單個“比特”，即二進制位。按位運算符會對兩個自變量中對應的位執行布爾代數，並最終生成一個結果。
按位運算來源於C語言的低級操作。我們經常都要直接操縱硬件，需要頻繁設置硬件寄存器內的二進制位。Java的設計初衷是嵌入電視頂置盒內，所以這種低級操作仍被保留下來了。然而，由於操作系統的進步，現在也許不必過於頻繁地進行按位運算。
若兩個輸入位都是1，則按位AND運算符（&）在輸出位裡生成一個1；否則生成0。若兩個輸入位裡至少有一個是1，則按位OR運算符（|）在輸出位裡生成一個1；只有在兩個輸入位都是0的情況下，它才會生成一個0。若兩個輸入位的某一個是1，但不全都是1，那麼按位XOR（^，異或）在輸出位裡生成一個1。按位NOT（~，也叫作“非”運算符）屬於一元運算符；它只對一個自變量進行操作（其他所有運算符都是二元運算符）。按位NOT生成與輸入位的相反的值——若輸入0，則輸出1；輸入1，則輸出0。
按位運算符和邏輯運算符都使用了同樣的字符，只是數量不同。因此，我們能方便地記憶各自的含義：由於“位”是非常“小”的，所以按位運算符僅使用了一個字符。
按位運算符可與等號（=）聯合使用，以便合並運算及賦值：&=，|=和^=都是合法的（由於~是一元運算符，所以不可與=聯合使用）。
我們將boolean（布爾）類型當作一種“單位”或“單比特”值對待，所以它多少有些獨特的地方。我們可執行按位AND，OR和XOR，但不能執行按位NOT（大概是為了避免與邏輯NOT混淆）。對於布爾值，按位運算符具有與邏輯運算符相同的效果，只是它們不會中途“短路”。此外，針對布爾值進行的按位運算為我們新增了一個XOR邏輯運算符，它並未包括在“邏輯”運算符的列表中。在移位表達式中，我們被禁止使用布爾運算，原因將在下面解釋。
