Potencjał działania jest generowany w bramkowanych napięciem kanałach jonowych obecnych w błonie komórkowej komórki. Te kanały jonowe są aktywowane przez zmiany potencjału elektrycznego membrany w pobliżu kanału.
Kiedy zdarzenie zewnętrzne powoduje wzrost potencjału elektrycznego i depolaryzację błony komórkowej, bramkowane jonowo kanały jonowe otwierają się i powodują napływ jonów sodu do aksonu. To ostatecznie powoduje depolaryzację błony i odwrócenie elektrycznej polaryzacji membrany. Następnie kanały sodowe zamykają się i kanały potasowe otwierają się, co powoduje exodus jonów potasu poza aksonem i depolaryzację aksonu. Cały ten proces potencjalnego wzrostu i spadku nazywamy potencjałem akcji.
