No neurónio existe uma polaridade na membrana do axónio devido a estes apresentarem iões positivos e negativos desigualmente distribuídos tanto exteriormente como interiormente.
Entre o interior e o exterior do axónio regista-se uma diferença de potencial, designada potencial de membrana devidoprincipalmente à diferença de concentração entre os iões de carga negativa e positiva dentro e fora da membrana / ocorre quando não está a transmitir informação (é de -70mV). Esta diferença de concentrações é mantida pela bomba de sódio-potássio.

Durante um estímulo o potencial de membrana altera-se gerando um potencial de ação, este inclui 2 fases: a fase de despolitização (o potencial de membrana passa de -70mV para +35/40mV, ocorre a entrada de iões positivos para a célula) e fase regularização (estabelecimento do potencial de repouso, +36/40mV para -70mV, ocorre a saída de iões negativos e a entrada de iões Na+ é bloqueada).

Assim é possível afirmar que o potencial de ação ocorre quando durante um estimulo quando o potencial de ação da membrana altera-se e, consequentemente ocorre a propagação do impulso nervoso.​