Elektrofizyolojide, aksiyon potansiyel, bir hücrenin elektriksel zar potansiyelinin kısa bir süre içinde aniden yükselmesi ve azalmasıdır. Aksiyon potansiyeli, zar potansiyeli olarak adlandırılan hayvan hücrelerinde birkaç türde meydana gelir. Bunlar, sinir hücreleri (nöron), kas hücreleri (veya kas lifleri) ve endokrin hücreler ve bazı bitki hücreleridir. Sinir hücrelerinde, hücreler arasındaki iletişimde başrol oynar. Diğer tür hücrelerde ana işlevi hücreler arası süreçleri etkinleştirmektir. Örneğin kas hücrelerinde bir aksiyon potansiyel, kasılmaya yol açan olaylar zincirinin ilk halkasıdır. Pankreastaki beta hücrelerinde, insülinin salınmasını sağlar. Sinir hücrelerindeki aksiyon potansiyeli ("sinir uyartıları" olarak da bilinir) ve aksiyon potansiyelinin geçici sıklığı "çivi treni" (İngilizce "spike train") olarak adlandırılan bir sinir hücresi tarafından oluşturulur . Aksiyon potansiyelini yayan sinir hücresine "ateş" (İngilizce "fire") denir.

Hayvan hücrelerinde iki tür birincil aksiyon potansiyeli vardır. Bir tür gerilim kapılı sodyum kanallar tarafından, diğeri de gerilim kapılı kalsiyum kanalları tarafından açığa çıkartılır. Sodyum tabanlı aksiyon potansiyelleri genellikle bir milisaniyeden daha az sürerken, kalsiyum tabanlı aksiyon potansiyelleri 100 milisaniye veya daha uzun sürebilir.

Hayvanlar, bitkiler ve mantarlardaki hemen hemen tüm hücreler, piller gibi işlev görür. Duyusal olarak, hücrenin içi ve dışı arasında bir gerilim farkı oluşturur. İç kısım pilin negatif kutbu olur. Bir hücredeki gerilim genellikle milivolt (mV) olarak ölçülür. Bir hayvan hücresinde normal gerilim 70 mV'tur. Çünkü hücreler çok küçüktür. Bu büyüklükteki gerilim, hücre zarı içinde çok güçlü elektrik kuvvet oluşturur.

Büyük hücrelerde, potansiyel zamanla çok az değişir. Bazı tür hücreler elektriksel olarak etkindir ve gerilim dalgalanır. Bunların bazılarında gerilim ara sıra, çok hızlı yükselip alçalarak dalgalanır. Böylece tekbiçimli form oluşur. Bu yükselip alçalma çevrimleri aksiyon potansiyeli olarak bilinir. Aksiyon potansiyellerinin süreleri farklılık gösterir. Bu yüzden bunlar analog sinyaldir. Hayvanların beyin hücrelerinde tam yükselme ve alçalma çevrimi bir saniyenin binde birinden daha az bir zamanda olur. Diğer tür hücrelerde bu çevrim birkaç saniye olabilir.

Tipik sinir hücresinin yapısı

Dendrit Hücre gövdesi Akson Hücre çekirdeği Ranvier boğumu Akson ucu Schwann hücresi Miyelin kılıf

Bitki hücreleri, kas hücreleri, kalpteki özel hücreler gibi bazı hücre türlerinde aksiyon potansiyeli oluşur. Bununla birlikte ana tetikleyici hücre sinir hücresidir ve aksiyon potansiyeli için en basit mekanizmaya sahiptir.

Sinir hücreleri elektriksel olarak ikazlanmaya müsait hücrelerdir. Genellikle bir veya daha çok dendrit, tek bir hücre gövdesi (soma), bir akson ve bir veya daha fazla akson ucu ikazlanabilir. İki tür kimyasal sinapstan biri dendrit, diğeri akson ucudur.