Potensial aksi adalah denyut listrik singkat yang merambat sepanjang akson neuron. Ini adalah sinyal fundamental yang digunakan sel saraf untuk berkomunikasi jarak jauh.

Dalam keadaan istirahat, bagian dalam akson bermuatan negatif relatif terhadap bagian luarnya. Ketika stimulus depolarisasi yang cukup tiba di bukit akson, saluran natrium berpintu tegangan terbuka, natrium masuk dengan cepat, dan potensial membran berbalik dengan cepat. Hampir seketika saluran natrium menjadi tidak aktif dan saluran kalium terbuka, mengembalikan muatan negatif di bagian dalam. Seluruh rangkaian ini berlangsung sekitar satu milidetik. Karena depolarisasi pada satu titik memicu rangkaian yang sama pada titik berikutnya, impuls merambat tanpa kehilangan kekuatan hingga ke ujung akson.

Sifat "semua atau tidak sama sekali" dari potensial aksi berarti bahwa rangsangan yang lebih kuat tidak menghasilkan lonjakan yang lebih besar; melainkan menghasilkan lonjakan yang lebih sering. Selubung mielin memungkinkan impuls untuk melompat dari satu nodus ke nodus lainnya, sehingga sangat meningkatkan kecepatannya. Anestesi lokal bekerja dengan memblokir saluran natrium dan dengan demikian mencegah pembentukan potensial aksi.

Setiap pikiran, sensasi, dan gerakan bergantung pada pemicuan yang andal dari peristiwa elektrokimia kecil ini.