O meio que rodeia um neurônio em repouso possui elevada concentração de K⁺ e baixa concentração de Na⁺, verificando-se uma situação inversa no meio intracelular.

Quando um impulso nervoso chega ao terminal axônico, a liberação de vesículas contendo neurotransmissores ocorre em virtude da entrada íons Mg²⁺ na célula.

A despolarização da membrana ocorre em virtude da abertura de canais K⁺ e entrada desse íon na célula nervosa, o que torna o meio intracelular positivo.

Em potencial de repouso, o interior celular é positivo em relação ao meio externo, o que é mantido graças à bomba de sódio-potássio, que funciona às custas da hidrólise do ATP.

A membrana plasmática do axônio se repolariza devido ao fechamento de canais de Na⁺ e à abertura de canais de K⁺, que sai da célula e torna o meio intracelular novamente negativo.