Le cellule di Purkinje presentano delle caratteristiche elettrofisiologiche peculiari. Il loro potenziale d'azione è molto simile per sviluppo alle cellule mediocardiche e epicardiche del miocardio di lavoro piuttosto che alle altre cellule nodali (miocardio specifico). Presentano una fase di plateau del potenziale molto sviluppata che allunga il tempo dello stesso, una breve fase di ripolarizzazione precoce causata da correnti uscenti transienti del potassio (transient outward) poco prima della fase di plateau, uno spike notevolmente alto e una fase di depolarizzazione molto veloce.