Repolaryzacja potencjału czynnościowego jest jednym z etapów zachodzących podczas przekazywania impulsu nerwowego. Impulsy nerwowe to wiadomości elektrochemiczne wysyłane wzdłuż neuronu lub komórki nerwowej od dendrytów do końcowych pączków aksonu. Mówi się, że wiadomości przekazują elektrochemicznie, ponieważ substancje chemiczne w ciele powodują przepływ sygnału elektrycznego przez neuron. Etapy, przez które przechodzi neuron to spoczynek, depolaryzacja potencjału czynnościowego i repolaryzacja potencjału czynnościowego.
W układzie nerwowym jony naładowane elektrycznie odgrywają główną rolę w wysyłaniu impulsu nerwowego. W szczególności, konkretne jony, które są zaangażowane, to sód, potas, chlorek i wapń. Zarówno sód, jak i potas mają ładunek dodatni +1, podczas gdy wapń ma ładunek dodatni +2. Jony chlorkowe są naładowane ujemnie (-1).
Kiedy neuron odpoczywa lub impuls nerwowy nie jest wysyłany, błona komórkowa kontroluje, jakie jony znajdują się w komórce, a które poza nią. W rezultacie wnętrze neuronu ma ładunek ujemny w porównaniu z otaczającym go obszarem. Kanały jonowe i pompy w błonie przeciwdziałają skutkom dyfuzji jonów, aby utrzymać potencjał spoczynkowy około -70 miliwoltów (mV).
Aby impuls nerwowy został wysłany, w neuronie musi wystąpić potencjał czynnościowy. Depolaryzacja neuronu jest konieczna do przesłania potencjału czynnościowego wzdłuż komórki nerwowej. Oznacza to, że następuje wymiana jonów przez błonę komórkową neuronu, która jest spowodowana pewnym rodzajem stymulacji. Kiedy neuron jest stymulowany, kanały sodowe w błonie otwierają się, co pozwala jonom sodu wniknąć do komórki nerwowej. Im więcej jonów sodu dostanie się do neuronu, wnętrze komórki staje się coraz bardziej dodatnie w porównaniu z otoczeniem.
Aby można było wysłać potencjał czynnościowy, musi zostać osiągnięty próg co najmniej -55 mV. Jeśli próg nie zostanie osiągnięty, wówczas potencjał czynnościowy lub impuls nerwowy nie jest wysyłany. Po osiągnięciu progu większość kanałów jonów sodowych otwiera się, więc ładunek w komórce osiąga +30 mV. Ten kolec to potencjał czynnościowy, który jest impulsem elektrycznym, który przemieszcza się wzdłuż komórki nerwowej. Potencjał czynnościowy stymuluje następną sekcję neuronu, podczas gdy poprzednia część zaczyna ulegać repolaryzacji potencjału czynnościowego.
Podczas repolaryzacji potencjału czynnościowego względny ładunek neuronu powraca do stanu spoczynku. Po osiągnięciu +30 mV kanały potasowe zaczynają się otwierać, a kanały sodowe zamykają. Kiedy kanały potasowe się otwierają, potas wypływa z komórki, próbując zrównoważyć ładunki po obu stronach błony. Kanały potasowe pozostają otwarte aż do osiągnięcia potencjału spoczynkowego -70 mV.