A transmissão do impulso nervoso é feita através de uma diferença de potencial entre as duas faces da membrana. Na ausência de estímulo, o estado de repouso, a membrana tem cargas positivas na face externa e negativas na interna. Quando ocorre um estímulo há uma modificação local desse potencial de membrana (potencial de ação). A membrana diz-se despolarizada pois as cargas "trocam de sítio", pois a célula aumenta a sua permeabilidade a iões de sódio (que se localizavam na face externa), ficando a face externa rica em cargas negativas e a interna em positivas. Essa modificação avança sequencialmente na membrana e as porções que vai deixando para trás são repolarizadas, isto é, voltam ao estado de repouso, pois os iões de sódio que entraram vão sendo transportados para o exterior por transporte ativo, tendo a permeabilidade aos mesmos voltado ao normal. Também iões potássio da face interna seguem para a parte externa, a favor do gradiente de concentração. A célula volta então ao repouso e pronto a receber novo estímulo.
No caso dos neurónios, é necessário fazer a transmissão da mensagem entre cada um eles nas sinapses, através de agentes químicos (neurotransmissores) libertados pela porção terminal da célula pré-sináptica e estes ligam-se a receptores específicos da membrana das células pós-sinápticas, transmitindo assim a informação ao neurónio seguinte.
