Atât potențialul gradat, cât și potențialul de acțiune rezultă dintr-o depolarizare a potențialului de repaus al membranei plasmatice. Puterea acestei depolarizări marchează diferențele dintre potențialul gradat și potențialul de acțiune. Potențialele gradate sunt cele mai slabe dintre cele două, dar au capacitatea de a genera potențiale de acțiune.
Un potențial gradat sau local este o depolarizare a potențialului de repaus din cauza unui stimul care este aplicat doar unei zone a membranei plasmatice. Această modificare ar putea fi cauzată de legarea moleculelor de receptori, o stimulare mecanică sau o modificare a încărcăturii, temperaturii sau permeabilității membranei. Mărimea potențialului depinde de puterea și frecvența stimulului. Aceste potențiale se pot transporta doar pe o distanță scurtă pe membrana plasmatică și devin mai slabe cu cât se deplasează mai departe.
Dacă o membrană a avut deja un stimul local aplicat și nu a revenit încă la potențialul său de repaus atunci când este aplicat un alt stimul local, acești doi stimuli se pot combina. Acest lucru va crea un potențial mai mare care poate călători mai departe în josul membranei. Pe măsură ce potențialele gradate continuă să crească mai puternice, ele au potențialul de a depolariza membrana dincolo de pragul acesteia. După atingerea pragului, se generează un potențial de acțiune.
Potențialul de acțiune este rezultatul unei depolarizări mari a membranei care face ca aceasta să atingă pragul. După ce se întâmplă acest lucru, potențialul de acțiune va fi generat și nu poate fi prevenit; acesta este cunoscut drept principiul totul sau nimic. Fie există suficientă depolarizare pentru a provoca un potențial de acțiune care va duce prin toate cele trei faze, fie nu există.
După ce pragul este atins, membrana trece printr-o fază de depolarizare în care ionii de sodiu intră rapid în celulă. Acest lucru face ca sarcina să fie mai pozitivă. În a doua fază a repolarizării, ionii de potasiu curg rapid din celulă, contracarând ionii de sodiu și determinând membrana să se deplaseze înapoi spre sarcina negativă de repaus.
În acest moment, ionii de sodiu nu mai intră în celulă, dar unii ioni de potasiu încă se difuzează. Acest lucru face ca celula să aibă o sarcină mai negativă decât înainte, ceea ce permite celulei să-și restabilize potențialul de repaus înainte de a fi trimisă într-un alt potențial de acțiune. În această perioadă de postpotențial, este posibil ca un stimul să creeze un potențial de acțiune, dar din cauza hiperpolarizării, stimulul ar trebui să fie mult mai puternic decât în mod normal pentru a face acest lucru.
Atât potențialul gradat, cât și potențialul de acțiune sunt importante pentru comunicarea în interiorul corpului. Potențialele de acțiune sunt modul în care organismul trimite informații dintr-un loc în altul. Sinapsele din creier comunică între ele prin potențiale de acțiune. Mesajele de la creier către mușchi și alte organe sunt trimise de-a lungul potențialelor de acțiune folosind neurotransmițători, la fel ca mesajele de la organe înapoi către creier.