Изменение мембранного потенциала при возникновении потенциала действия происходит из-за кратковременного увеличения проницаемости для ионов натрия. 35

Деполяризация мембраны в первую очередь вызывает открытие потенциал-зависимых натриевых каналов. 1 Когда одновременно открывается достаточно много натриевых каналов, положительно заряженные ионы натрия устремляются через них на внутреннюю сторону мембраны. 1 Движущая сила обеспечивается градиентом концентрации (с внешней стороны мембраны находится намного больше положительно заряженных ионов натрия, чем внутри клетки) и отрицательным зарядом внутренней стороны мембраны. 1

Поток ионов натрия вызывает ещё большее и очень быстрое изменение мембранного потенциала, которое и называют потенциалом действия. 1

После прекращения поступления натрия в клетку происходит реполяризация за счёт выходящих из клетки ионов калия. 3