①上升支的形成：当细胞受到阈刺激时，引起Na+内流，去极化达阈电位水平时，Na+通道大量开放，Na+迅速内流的再生性循环(正反馈Na+内流)，造成膜的快速去极化，使膜内正电位迅速升高，形成上升支。当Na+内流的动力(浓度差和电位差)与阻力(电场力)达到平衡时，Na+内流停止，此时存在于膜内外的电位差即Na+的平衡电位。动作电位的幅度相当于静息电位的绝对值与超射值之和。动作电位上升支(去极相)主要是Na+的平衡电位。人工增加细胞外液Na+浓度，动作电位超射值增大;应用Na+通道特异性阻断剂河豚毒(TTX)后动作电位不再产生。
②下降支的形成：钠通道为快反应通道，激活后很快失活，随后膜上的电压门控K+通道开放，K+顺梯度快速外流，使膜内电位由正变负，迅速恢复到刺激前的静息电位水平，形成动作电位下降支(复极相)。在复极的晚期，钠-钾泵的运转可导致超极化的正后电位。