Quando o neurônio encontra-se em "repouso" o conjunto ionico do lado externo acumula uma positividade maior do que o conjunto ionico que se encontra no lado interno. Diz-se então que o neurônio em repouso encontra-se polarizado, sendo então que o lado externo é positivo e o lado interno é negativo.
Aplicando-se um estímulo adequado, capaz de alterar a permeabilidade da membrana, verifica-se em um primeiro momento, que a permeabilidade da membrana aos ions de Na+ aumenta, o que acarreta o fluxo parao interior do neurônio. A penetração de Na+ no neurônio provoca uma modificação no potencial da membrana: o ambiente interno torna-se positivo e o ambiente externo torna-se negativo.
Em um segundo momentoo a membrana torna-se mais permeável para a entrada dos ions de K+, que migram para o meiom externo possibilitando o retorno do potencial primitivo de "repouso". Assim, a membrana torna-se positiva no lado externo e negativa no lado interno.
A inversão de polaridade da membrana, causada pela entrada de Na+, determina o surgimento de um potencial de ação que se alastra ao longo do neurônio, que forma a gerar o impulso nervoso. A medida que o impulso nervoso se propaga ocorrem sucessivas inversões de polaridade e sucessivos retornos ao potencial de "repouso", Essas alterações elétricas verificadas ao longo do neurônio constituem o potencial de ação, que por sua vez, é uma manifestação eletroquimica da passagem do impulso.