Een neuron is elektrisch actief vanwege het verschil in elektrisch potentiaal over zijn celmembraan. Dit verschil wordt veroorzaakt door de differentiële verdeling van ionen (natrium, kalium en chloride) tussen de binnen- en buitenkant van de cel.

Wanneer een neuron in rust is, is de binnenkant van de cel negatief ten opzichte van de buitenkant. Dit komt omdat er meer kaliumionen in de cel zijn dan erbuiten, en meer chloride-ionen buiten de cel dan binnen de cel.

Wanneer een neuron wordt gestimuleerd, gaat de natrium-kaliumpomp in het celmembraan open, waardoor natriumionen de cel binnenstromen en kaliumionen naar buiten stromen. Hierdoor wordt de binnenkant van de cel positief ten opzichte van de buitenkant.

Deze verandering in elektrische potentiaal wordt een actiepotentiaal genoemd. Actiepotentialen reizen door de axon van het neuron en dragen informatie van het cellichaam naar de synapsen.

Bij de synaps veroorzaakt het actiepotentiaal de afgifte van neurotransmitters, dit zijn chemische boodschappers die zich binden aan receptoren op het postsynaptische neuron. Deze binding kan ervoor zorgen dat het postsynaptische neuron ofwel een eigen actiepotentiaal afvuurt, ofwel het afvuren van een actiepotentiaal remt.

Op deze manier communiceren neuronen met elkaar en verzenden ze informatie door het hele zenuwstelsel.