（1）動作電位：細胞膜受到刺激時，在靜息電位的基礎上發生一次可擴布的電位變化，稱爲動作電位。動作電位可用上述微電極插入細胞內測量記錄下來。在測出靜息電位的基礎上，給予神經纖維一個有效刺激，此時在示波器屏幕上即顯示出一個動作電位(如右圖所示)。動作電位包括一個上升相和一個下降相，上升相表示膜的去極化過程，此時膜內原有的負電位迅速消失，並進而變爲正電位，即由-70～-90mV變爲+20～+40mV，出現膜兩側電位倒轉(外負內正)，整個膜電位變化的幅度可達90～130mV。其超出零電位的部分稱爲超射。下降相代表膜的復極化過程，是膜內電位從上升相頂端下降到靜息電位水平的過程。神經纖維的動作電位，主要部分由於幅度大、時程短(不到2ms)，電位波形呈尖峯形，稱爲峯電位(Spikepotential)。在峯電位完全恢復到靜息電位水平之前，膜兩側還有微小的連續緩慢的電變化，稱爲後電位。從細胞的生物電角度來看，動作電位與興奮兩者是同義語，而興奮性是指細胞或組織產生動作電位的能力。動作電位一旦產生，細胞的興奮性也相應發生一系列改變。從時程上來說，峯電位相當於細胞的絕對不應期;後電位的前段相當於相對不應期和超常期;後電位的後段相當於低常期(如下圖所示)。膜電位恢復到靜息電位水平，興奮性也就恢復正常。
（2）動作電位的引起及產生原理：細胞膜受到刺激後，首先是該部位細胞膜上Na+通道少量開放，膜對Na+的通透性稍有增加，少量Na+由膜外流入膜內，使膜內外電位差減小，稱爲局部去極化或局部電位，局部電位不能遠傳。但Na+內流使膜內負電位減小到某一臨界數值時，受刺激部位的.膜上Na+通道全部開放，使膜對Na+的通透性突然增大，於是膜外Na+順濃度差和電位差迅速大量內流，從而爆發動作電位。Na+內流是一個正反饋過程(再生性)。使膜對Na+通透性突然增大的臨界膜電位數值，稱爲閾電位。閾電位比靜息電位約小10～20mV。任何刺激必須使內負電位降到閾電位水平，才能爆發動作電位。
動作電位上升相是由於膜外Na+大量內流，膜內電位迅速高，使原來的負電位消失並高出膜外電位，在膜的兩側形成一個正外負的電位差。這種電位差的存在，使Na+的繼續內流受到內正電荷的排斥，當促使Na+內流的濃度差與阻止Na+內流的位差所構成的兩種互相拮抗的力量相等時，Na+的淨內流停止。此時膜電位爲Na+的平衡電位。簡言之，動作電位的上升相是Na+內流所形成的電一化學平衡電位，是膜由K+平衡電位轉爲Na+平衡電位的過程。
在上升相到達Na+平衡電位時，膜上Na+通道已關閉，Na+的通透性迅速下降。與此同時，膜對K+的通透性大增。於是，K+順濃度差和順電位差迅速外流，使膜內外電位又恢復到原來的內負外正的靜息水平，形成動作電位的下降相。簡言之，動作電位下降相是K+外流所形成，是膜由Na+平衡電位轉變爲K+平衡電位的過程。
細胞膜在復極化後，跨膜電位雖然恢復，但膜內Na+有所增多，而K+有所減少。這時便激活了細胞膜上的鈉一鉀泵，通過Na+、K+的主動轉運，重新將它們調整到原來靜息時的水平，以維持細胞正常的興奮性。
（3）動作電位的特點：動作電位具有“全或無”現象，刺激達不到閾強度，不能產生動作電位(無)，一旦產生，幅度就達到最大值(全)。幅度不隨刺激的強度增加而增加。
（4）動作電位的傳導特點：動作電位在同一細胞沿膜由近及遠地擴布稱爲動作電位的傳導。其傳導特點有：①不衰減性傳導。動作電位傳導時，電位幅度不會因距離增大而減小。②雙向性傳導。如果刺激神經纖維中段，產生的動作電位可從產生部位沿膜向兩端傳導。
