Ένα δυναμικό δράσης είναι η μεταβολή του σχετικού φορτίου στη μεμβράνη ορισμένων κυττάρων που βρίσκονται μέσα σε ζώα και φυτά. Τα κύτταρα που υφίστανται δυνατότητες δράσης ονομάζονται διεγερτικά κύτταρα και περιλαμβάνουν νευρικά κύτταρα, μυϊκά κύτταρα και κύτταρα του ενδοκρινικού συστήματος – ή του συστήματος παραγωγής ορμονών. Δημιουργία δυναμικού δράσης είναι η διαδικασία που προκαλεί την αλλαγή του φορτίου σε όλη τη μεμβράνη.
Υπάρχουν τέσσερα βασικά στάδια που εμπλέκονται στη δημιουργία δυναμικού δράσης. Όταν ένα δυναμικό δράσης δεν συμβαίνει, το κύτταρο λέγεται ότι βρίσκεται στη φάση ανάπαυσης. Μέσα σε ένα νευρικό κύτταρο, το σχετικό φορτίο εντός του κυττάρου είναι περίπου -70 milliVolts (mV) σε αυτό το στάδιο. Το δυναμικό ηρεμίας του κυττάρου διατηρείται από φορτισμένα ιόντα που βρίσκονται μέσα και γύρω από το κύτταρο. Για τα νευρικά κύτταρα, τα θετικά φορτισμένα ιόντα καλίου βρίσκονται με την κυτταρική μεμβράνη, ενώ τα θετικά φορτισμένα ιόντα νατρίου και τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα χλωριδίου βρίσκονται εκτός του κυττάρου.
Τα επίπεδα των ιόντων που βρίσκονται εντός και εκτός του κυττάρου ελέγχονται από πύλες και αντλίες ιόντων. Κατά τη διάρκεια του σταδίου αναπαύσεως για τα νευρικά κύτταρα, τα ιόντα καλίου αντλούνται στο κύτταρο και τα ιόντα νατρίου αντλούνται προς τα έξω. Η συγκέντρωση αυτών των ιόντων σε σχέση με το άλλο είναι αυτό που προκαλεί το φορτίο σε όλη τη μεμβράνη. Αυτή τη στιγμή, το κύτταρο λέγεται ότι είναι πολωμένο.
Για να ενεργοποιηθεί ένα δυναμικό δράσης, το φορτίο μέσα στο κελί πρέπει να αντιστραφεί. Όταν ένα ερέθισμα εφαρμόζεται στο κύτταρο, μπορεί να προκαλέσει εκπόλωση. Η δημιουργία δυνητικής δράσης χρειάζεται ένα ερέθισμα που πληροί ή υπερβαίνει ένα ορισμένο όριο. Εάν το όριο δεν τηρηθεί, το δυναμικό δράσης δεν θα δημιουργηθεί. Το μέγεθος του δυναμικού δράσης είναι το ίδιο εάν το όριο επιτευχθεί ή ξεπεραστεί, οπότε η δημιουργία δυνητικών ενεργειών ονομάζεται “όλα ή κανένα συμβάν”.
Κατά τη διάρκεια της εκπόλωσης, τα κανάλια ιόντων ανοίγουν έτσι ώστε τα ιόντα νατρίου ορμούν μέσα στο κύτταρο. Αυτό αναγκάζει τα κύτταρα να υποστούν αντίστροφη φόρτιση. Για τα νευρικά κύτταρα, το όριο για τη δημιουργία δυναμικής δράσης είναι ένα φορτίο +40 mV. Αυτό λαμβάνει χώρα σε λιγότερο από δύο χιλιοστά του δευτερολέπτου, ή δύο ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Μόλις δημιουργηθεί το δυναμικό δράσης, αρχίζει η επαναπόλωση αυτής της περιοχής της κυτταρικής μεμβράνης.
Μόλις ενεργοποιηθεί ένα δυναμικό δράσης σε έναν από αυτούς τους τύπους κυττάρων, λέγεται ότι αυτοδιαδίδεται. Αυτό σημαίνει ότι το δυναμικό δράσης σε μια περιοχή της μεμβράνης διεγείρει τα κύτταρα να ξεκινήσουν τη διαδικασία δημιουργίας δυναμικού δράσης στο παρακείμενο τμήμα της μεμβράνης. Ως αποτέλεσμα, το δυναμικό δράσης κινείται κατά μήκος του κυττάρου.