Et aktionspotentiale er en kort elektrisk puls, der bevæger sig langs en neurons axon. Det er det grundlæggende signal, hvormed nerveceller kommunikerer over afstand.

I hvile er aksonets inderside negativt ladet i forhold til ydersiden. Når en tilstrækkelig depolariserende stimulus ankommer til aksonhøjen, åbner spændingsstyrede natriumkanaler, natrium strømmer ind, og membranpotentialet vender hurtigt. Næsten øjeblikkeligt inaktiveres natriumkanalerne, og kaliumkanalerne åbner sig, hvilket genopretter det negative indre. Hele sekvensen varer omkring et millisekund. Fordi depolariseringen på ét punkt udløser den samme sekvens på det næste punkt, udbreder impulsen sig uden at miste styrke hele vejen til aksonterminalerne.

Aktionspotentialets alt-eller-intet-karakter betyder, at stærkere stimuli ikke producerer større pigge; de ​​producerer hyppigere pigge. Myelinskeder tillader impulsen at hoppe fra knude til knude, hvilket øger hastigheden betydeligt. Lokalbedøvelse virker ved at blokere natriumkanalerne og derved forhindre dannelsen af ​​aktionspotentialet.

Enhver tanke, fornemmelse og bevægelse afhænger af den pålidelige udløsning af disse små elektrokemiske begivenheder.