एक्शन पोटेंशियल एक संक्षिप्त विद्युत स्पंदन है जो न्यूरॉन के एक्सॉन के साथ यात्रा करता है। यह वह मूलभूत संकेत है जिसके द्वारा तंत्रिका कोशिकाएं दूर तक संचार करती हैं।

विश्राम की स्थिति में, एक्सॉन का भीतरी भाग बाहरी भाग की तुलना में ऋणात्मक आवेशित होता है। जब एक्सॉन हिलॉक पर पर्याप्त विध्रुवीकरणकारी उद्दीपन पहुँचता है, तो वोल्टेज-नियंत्रित सोडियम चैनल खुल जाते हैं, सोडियम अंदर प्रवेश करता है, और झिल्ली विभव तेजी से उलट जाता है। लगभग तुरंत ही सोडियम चैनल निष्क्रिय हो जाते हैं और पोटेशियम चैनल खुल जाते हैं, जिससे भीतरी भाग का ऋणात्मक आवेश पुनः स्थापित हो जाता है। यह पूरी प्रक्रिया लगभग एक मिलीसेकंड तक चलती है। क्योंकि एक बिंदु पर विध्रुवीकरण अगले बिंदु पर भी यही प्रक्रिया शुरू कर देता है, इसलिए आवेग बिना शक्ति खोए एक्सॉन टर्मिनलों तक पहुँच जाता है।

क्रिया विभव की सर्वसम्मत प्रकृति का अर्थ है कि प्रबल उद्दीपन से बड़े स्पाइक उत्पन्न नहीं होते; बल्कि वे अधिक बारंबार स्पाइक उत्पन्न करते हैं। माइलिन आवरण आवेग को एक नोड से दूसरे नोड तक छलांग लगाने की अनुमति देते हैं, जिससे गति में अत्यधिक वृद्धि होती है। स्थानीय एनेस्थेटिक्स सोडियम चैनलों को अवरुद्ध करके क्रिया विभव के निर्माण को रोकते हैं।

हर विचार, संवेदना और गतिविधि इन सूक्ष्म विद्युत रासायनिक घटनाओं के विश्वसनीय क्रियान्वयन पर निर्भर करती है।