La formazione e la diffusione dell'impulso elettrico avvengono grazie a modificazioni del potenziale transmembrana, che è dato dalla differenza tra il potenziale intracellulare ed extracellulare. Questo a sua volta è determinato da movimenti ionici ("correnti ioniche"), cioè da un flusso di ioni che va dall'ambiente a maggior concentrazione a quello a minor concentrazione, secondo il cosiddetto gradiente elettrochimico. Oltre che dalla differenza di concentrazione, le correnti ioniche sono regolate dalla permeabilità della membrana cellulare agli ioni e dalla presenza di canali ionici che trasportano in maniera rapida e specifica alcuni ioni rispetto ad altri, e dalla presenza di "pompe elettrogeniche" che scambiano attivamente sodio con potassio o con calcio.