У динаміці потенціалу дії виділяють 3 основні фази – деполяризацію, реполяризацію та слідовий потенцал.
У нервовій тканині потенціал дії, як правило, виникає при деполяризації – якщо деполяризація мембрани нейрона досягає деякого порогового рівня або перевищує його, клітина збуджується, і від її тіла до аксонів та дендритів поширюється хвиля електричного сигналу.
Розмір інверсії може становити до 30 мВ, а величина всього потенціалу дії 60-130 мВ (Рис. 3). Потенціал дії залежно від характеру зміни зарядів на внутрішній поверхні мембрани поділяють на фази деполяризації, реполяризації та гіперполяризації мембрани.