जैविक जीवों के भीतर विद्युत संकेत, सामान्यतः, आयन द्वारा संचालित होते हैं। ऐक्शन पोटेंशिअल के लिए सबसे महत्वपूर्ण धनायन, सोडियम (Na) और पोटेशियम (K) है। दोनों ही "मोनोवैलेन्ट" फैटायन हैं, जो एक एकल धनात्मक चार्ज वहन करते हैं। ऐक्शन पोटेंशिअल में कैल्शियम (Ca) भी शामिल हो सकता है, जो एक "द्विसंयोजक" फैटायन है जो दोहरा सकारात्मक चार्ज वहन करता है। क्लोराइड एनायन (Cl) कुछ शैवाल के ऐक्शन पोटेंशिअल में एक बड़ी भूमिका निभाता है, लेकिन अधिकांश जानवरों के ऐक्शन पोटेंशिअल में एक नगण्य भूमिका निभाता है।

आयन दो प्रभाव के तहत कोशिका झिल्ली को पार करते हैं: विसरण और विद्युत् क्षेत्र. एक सरल उदाहरण जिसमें दो विलय -A और B- को एक छिद्रदार बाधा से अलग करना यह व्याख्या करता है कि विसरण यह सुनिश्चित करेगा कि वे अंततः समान विलय में मिश्रित हो जायेंगे. यह मिश्रण, उनके संकेन्द्रण में अंतर की वजह से होता है। उच्च संकेन्द्रण वाला क्षेत्र, निम्न संकेन्द्रण वाले क्षेत्र की ओर विसरित हो जायेगा. उदाहरण का विस्तार करने के लिए, मान लेते हैं कि विलय A में 30 सोडियम आयन और 30 क्लोराइड आयन हैं। इसके अलावा, मान लेते हैं कि विलय B में केवल 20 सोडियम आयन और 20 क्लोराइड आयन हैं। यह मान कर कि बाधा, दोनों प्रकार के आयनों को गुज़रने देती है, तब एक स्थिर स्थिति पर पहुंचा जाता है जहां दोनों विलय के पास 25 सोडियम आयन और 25 क्लोराइड आयन होते हैं। हालांकि, अगर छिद्रदार बाधा इस बात पर चयनात्मक हो कि किस आयन को गुजरने दिया जाए, तो अकेले विसरण, फलित विलय को निर्धारित नहीं करेगा। पिछले उदाहरण पर लौटते हुए, एक ऐसी बाधा बनाते हैं जो केवल सोडियम आयनों द्वारा पारगम्य हैं। चूंकि विलय B में सोडियम और क्लोराइड, दोनों का न्यून संकेन्द्रण है, वह बाधा विलय से दोनों आयनों को आकर्षित करेगी। हालांकि, केवल सोडियम बाधा के माध्यम से यात्रा करेंगे। इससे विलय B में सोडियम का एक संचय फलित होगा। चूंकि सोडियम में एक धनात्मक चार्ज है, यह संचय विलय B को विलय A की अपेक्षा अधिक धनात्मक बनाएगा. धनात्मक सोडियम आयन के, अब अधिक-धनात्मक बन चुके विलय B तक यात्रा करने की संभावना कम होगी। इससे आयन प्रवाह को नियंत्रित करने वाले दूसरे कारक का निर्माण होता है, अर्थात् विद्युत् क्षेत्र. वह बिंदु जहां यह विद्युत् क्षेत्र विसरण के कारण बल का पूरी तरह से विरोध करता है उसे संतुलन क्षमता कहा जाता है। इस बिंदु पर, इस विशिष्ट आयन (इस मामले में सोडियम) का शुद्ध प्रवाह शून्य है।

उनकी गति को प्रेरित करने वाले आयन और बल
आयन पंप
तंत्रिकासंचरण
चरण