Das Aktionspotential wird in spannungsgesteuerten Ionenkanälen erzeugt, die in der Plasmamembran einer Zelle vorhanden sind. Diese Ionenkanäle werden durch Änderungen des elektrischen Potentials der Membran in der Nähe des Kanals aktiviert.
Wenn ein externes Ereignis dazu führt, dass das elektrische Membranpotential ansteigt und depolarisiert, öffnen sich die spannungsgesteuerten Ionenkanäle und verursachen einen Einstrom von Natriumionen in das Axon. Dies verursacht schließlich eine Depolarisation der Membran und eine Umkehrung der elektrischen Polarität der Membran. Danach schließen sich die Natriumkanäle und die Kaliumkanäle öffnen sich, was zu einem Exodus von Kaliumionen aus dem Axon und einer Depolarisation des Axons führt. Dieser gesamte Prozess der Potenzialzunahme und -abnahme wird als Aktionspotenzial bezeichnet.