Ketika terdapat rangsangan, dendrit saraf akan menerima rangsang ini kemudian dihantarkan ke badan sel saraf dan akson. Akson adalah juluran panjang dari sitoplasma. Pada saat istirahat terdapat energi potensial membran, yaitu energi yang tersimpan untuk mengantarkan impuls. Energi potensial ini dihasilkan oleh perbedaan komposisi ion dan di cairan dalam sel (intraseluler) dan luar sel saraf (ekstraseluler). Saat terjadinya rangsangan, implus akan dihantarkan sepanjang akson melalui perpindahan ion-ion tersebut. Di sepanjang akson terdapat pompa ion yang akan terbuka saat ada rangsangan, terbukanya pompa ini menyebabkan ion dari cairan ekstraseluler dapat masuk ke dalam cairan intraseluler maupun sebaliknya. Terdapat tiga tahap dalam mekanisme penghantaran impuls, yaitu polarisasi, depolarisasi, dan repolarisasi.
Dalam keadaan istirahat / tahap polarisasi neuron tidak menghantarkan impuls, di tahap ini konsentrasi ion Natrium () diluar sel lebih tinggi dibandingkan di dalam sel, sehingga keadaan di luar membran akson bermuatan positif, sedangkan keadaan di dalam membran akson lebih negatif.
Saat terdapat rangsangan terjadi tahap depolarisasi. Di tahap ini pompa ion akan terbuka sehingga ion akan masuk ke dalam akson dan menyebabkan akson bermuatan positif, sedangkan di luar akson bermuatan negatif.
Tahap terakhir yaitu kembali istirahat / repolarisasi. Pada tahap ini pompa ion tertutup, sedangkan pompa ion terbuka. Kondisi ini menyebabkan ion keluar dari akson dan muatan di dalam membran menjadi lebih negatif sehingga saraf kembali dalam kondisi istirahat.
Peristiwa ini terus berulang hingga impuls mencapai ujung sinapsis. Dari ujung sinapsis impuls akan diteruskan ke saraf selanjutnya oleh zat neurotransmitter. Di saraf selanjutnya proses penghantaran ini akan terulang kembali.