I stupnjevani potencijal i akcijski potencijal rezultat su depolarizacije potencijala mirovanja plazma membrane. Jačina ove depolarizacije označava razlike između stupnjevanog potencijala i akcijskog potencijala. Gradirani potencijali su slabiji od ta dva, ali imaju sposobnost stvaranja akcijskih potencijala.
Gradirani ili lokalni potencijal je depolarizacija potencijala mirovanja zbog podražaja koji se primjenjuje na samo jedno područje plazma membrane. Ova promjena može biti uzrokovana vezanjem molekula na receptore, mehaničkom stimulacijom ili promjenom naboja, temperature ili propusnosti membrane. Veličina potencijala ovisi o jačini i učestalosti podražaja. Ovi potencijali se mogu nositi samo na kratku udaljenost niz plazma membranu i postaju slabiji što dalje putuju.
Ako je na membranu već primijenjen jedan lokalni podražaj i još se nije vratila u svoj potencijal mirovanja kada se primijeni drugi lokalni podražaj, ova se dva podražaja mogu kombinirati. To će stvoriti veći potencijal koji može putovati dalje niz membranu. Kako gradirani potencijali nastavljaju rasti, oni imaju potencijal depolarizirati membranu prije njenog praga. Nakon što je prag dostignut, stvara se akcijski potencijal.
Akcijski potencijal rezultat je velike depolarizacije membrane koja uzrokuje da ona dosegne prag. Nakon što se to dogodi, akcijski potencijal će se generirati i ne može se spriječiti; ovo je poznato kao princip sve ili ništa. Ili postoji dovoljna depolarizacija da izazove akcijski potencijal koji će proći kroz sve tri faze, ili je nema.
Nakon dostizanja praga, membrana prolazi kroz fazu depolarizacije u kojoj natrijevi ioni brzo ulaze u stanicu. To uzrokuje da naboj bude pozitivniji. U drugoj fazi repolarizacije, kalijevi ioni brzo izlaze iz stanice, suprotstavljajući se ionima natrija i uzrokujući da se membrana pomakne natrag prema negativnom naboju u mirovanju.
U ovom trenutku, natrijevi ioni više ne ulaze u stanicu, ali neki ioni kalija još uvijek difundiraju van. To uzrokuje da stanica ima negativniji naboj nego prije, što omogućuje stanici da ponovno uspostavi svoj potencijal mirovanja prije nego što se pošalje u drugi akcijski potencijal. Tijekom tog razdoblja naknadnog potencijala moguće je da podražaj stvori akcijski potencijal, ali bi zbog hiperpolarizacije podražaj za to morao biti mnogo jači od normalnog.
I stupnjevani potencijal i akcijski potencijal važni su za komunikaciju unutar tijela. Akcijski potencijali su način na koji tijelo šalje informacije s jednog mjesta na drugo. Sinapse u mozgu međusobno komuniciraju putem akcijskih potencijala. Poruke iz mozga mišićima i drugim organima šalju se duž akcijskih potencijala pomoću neurotransmitera, kao i poruke iz organa natrag u mozak.