Untuk memahami kalsium dan potensial aksi, yang terbaik adalah melihat proses ini secara keseluruhan. Penembakan impuls kimia melintasi jalur saraf dapat dianggap sebagai potensial aksi. Proses ini diperlukan untuk neuron untuk melepaskan bahan kimia yang disebut neurotransmiter. Neurotransmitter memfasilitasi komunikasi antar sel dalam sistem saraf dan sangat penting untuk prosesnya. Kalsium memainkan peran penting dalam memungkinkan hal ini terjadi.
Sistem saraf adalah media yang melaluinya tubuh merasakan dan bereaksi terhadap dunia luar. Tanpa sistem yang berfungsi dengan baik, seseorang tidak akan dapat mengalami rangsangan lingkungan atau bereaksi dengan baik terhadapnya. Ada aspek sensorik, serta motorik, atau tindakan, aspek sistem saraf, yang sebagian besar mengandalkan otak dan sumsum tulang belakang sebagai stasiun pemrosesan pusat mereka. Menyentuh pembakar, misalnya, diambil oleh saraf sensorik dan dikirim ke sumsum tulang belakang untuk diproses, dan saraf motorik memberi tahu otot-otot tubuh untuk berkontraksi dengan cara menghilangkan pelengkap dari situasi yang berpotensi berbahaya.
Kalsium dan potensial aksi terkait erat dalam memungkinkan contoh stimulus dan aksi ini terjadi. Potensi aksi tidak dapat terjadi tanpa stimulus pemicu — ini mungkin alami, seperti menyentuh pembakar, atau disintesis, seperti dalam kasus perangkat kejut listrik. Stimulus awal ini memicu rantai peristiwa yang memungkinkan neuron berkomunikasi satu sama lain. Peristiwa elektrofisiologis ini berpuncak pada pelepasan neurotransmitter ke celah mikroskopis antara neuron yang dikenal sebagai sinaps. Kalsium dan potensial aksi datang bersama-sama di sini sebagai bantuan kation kalsium dalam mobilitas neurotransmitter.
Tidak setiap sel yang tereksitasi mengikuti metode yang sama untuk mencapai potensial aksi; misalnya, dalam sel jantung, kalsium juga dapat digunakan sebagai pemicu untuk membuka gerbang seluler, yang menimbulkan banyak aktivitas kimia yang bertanggung jawab atas potensial aksi. Natrium dan kalium adalah dua ion paling khas yang terlibat dalam inisiasi potensial aksi; namun, kalsium dan stimulasi potensial aksi mungkin juga terkait. Kompleksitas penjelasan esoteris dan teoritis dari komunikasi saraf ini membuat pemahaman tentang kalsium dan potensial aksi terkadang sulit, tetapi secara umum, hubungan antara kalsium dan potensial aksi membantu memulai proses dan mentransfer neurotransmiter dari terminal akson, atau ujung cabang, dari sebuah neuron ke dalam sinapsis.