Aksiyon potansiyeli, bir nöronun aksonu boyunca ilerleyen kısa bir elektriksel uyarıdır. Sinir hücrelerinin uzaktan iletişim kurmasını sağlayan temel sinyaldir.

Dinlenme halindeyken aksonun içi dışına göre negatif yüklüdür. Akson tepesine yeterli bir depolarize edici uyarı ulaştığında, voltaj kapılı sodyum kanalları açılır, sodyum içeri akar ve zar potansiyeli hızla tersine döner. Hemen hemen anında sodyum kanalları devre dışı kalır ve potasyum kanalları açılır, böylece negatif iç kısım yeniden oluşur. Tüm bu süreç yaklaşık bir milisaniye sürer. Bir noktadaki depolarizasyon bir sonraki noktada aynı diziyi tetiklediği için, dürtü gücünü kaybetmeden akson uçlarına kadar yayılır.

Aksiyon potansiyelinin "ya hep ya hiç" özelliği, daha güçlü uyaranların daha büyük dikenler üretmediği, daha sık dikenler ürettiği anlamına gelir. Miyelin kılıfları, impulsun düğümden düğüme atlamasına izin vererek hızı büyük ölçüde artırır. Lokal anestezikler, sodyum kanallarını bloke ederek aksiyon potansiyelinin oluşmasını engeller.

Her düşünce, his ve hareket, bu minik elektrokimyasal olayların güvenilir bir şekilde tetiklenmesine bağlıdır.