O potencial de ação é gerado em canais iônicos dependentes de voltagem que estão presentes na membrana plasmática de uma célula. Esses canais iônicos são ativados por mudanças no potencial elétrico da membrana próxima ao canal.
Quando um evento externo faz com que o potencial elétrico da membrana aumente e se despolarize, os canais iônicos dependentes de voltagem se abrem e causam um influxo de íons de sódio no axônio. Isso eventualmente causa a despolarização da membrana e uma reversão da polaridade elétrica da membrana. Depois disso, os canais de sódio se fecham e os canais de potássio se abrem, resultando em um êxodo de íons potássio para fora do axônio e despolarização do axônio. Todo esse processo de aumento e diminuição do potencial é chamado de potencial de ação.