動作電位的傳播機制主要依賴于細胞膜上的離子通道以及它們對不同離子的選擇性通透。當(dāng)神經(jīng)元或肌肉細胞受到足夠的刺激時，細胞膜上的電壓門控鈉離子通道會打開，導(dǎo)致鈉離子快速內(nèi)流，從而引起膜電位的迅速上升，形成動作電位的上升相。隨著膜內(nèi)部的正電荷增加到一定程度，這些鈉離子通道會自動關(guān)閉，并且激活鉀離子通道，使鉀離子外流，這會導(dǎo)致膜電位下降，即動作電位的下降相。

在這個過程中，動作電位并不是在整個細胞膜上同時發(fā)生的，而是從受到刺激的地方開始，然后沿著細胞膜以波的形式向前傳播。這種傳播是由于前一個部位的動作電位導(dǎo)致局部電流（即帶正電荷的離子移動）流向未興奮的區(qū)域，當(dāng)這些局部電流達到一定強度時，就能使該區(qū)域的電壓門控鈉通道打開，引發(fā)新的動作電位，如此循環(huán)下去，直到整個細胞膜都經(jīng)歷了去極化和復(fù)極化的過程。

此外，在有髓鞘的神經(jīng)纖維中，動作電位是跳躍式傳導(dǎo)的。這是因為髓鞘覆蓋了大部分軸突表面，只在郎飛結(jié)處裸露出來。這樣，在郎飛節(jié)點之間形成的局部電流強度較大，可以有效地觸發(fā)下一個郎飛節(jié)點的動作電位，從而實現(xiàn)動作電位沿軸突快速而有效的傳播。這種機制大大提高了信息傳遞的速度和效率。