Baik potensial bertingkat maupun potensial aksi dihasilkan dari depolarisasi dalam potensial istirahat membran plasma. Kekuatan depolarisasi ini menandai perbedaan antara potensial bertingkat dan potensial aksi. Potensi bertingkat lebih lemah dari keduanya tetapi memiliki kemampuan untuk menghasilkan potensial aksi.
Potensial bertingkat, atau lokal, adalah depolarisasi dalam potensial istirahat karena stimulus yang diterapkan hanya pada satu area membran plasma. Perubahan ini dapat disebabkan oleh ikatan molekul dengan reseptor, rangsangan mekanis atau perubahan muatan, suhu, atau permeabilitas membran. Besarnya potensial tergantung pada kekuatan dan frekuensi rangsangan. Potensial ini hanya dapat dibawa dalam jarak pendek ke bawah membran plasma dan semakin lemah semakin jauh mereka melakukan perjalanan.
Jika suatu membran telah memiliki satu stimulus lokal yang diterapkan dan belum kembali ke potensial istirahatnya ketika stimulus lokal lain diterapkan, kedua rangsangan ini dapat bergabung. Ini akan menciptakan potensi yang lebih besar yang dapat melakukan perjalanan lebih jauh ke bawah membran. Ketika potensial bertingkat terus tumbuh lebih kuat, mereka memiliki potensi untuk mendepolarisasi membran melewati ambang batasnya. Setelah ambang batas tercapai, potensial aksi dihasilkan.
Potensial aksi adalah hasil dari depolarisasi besar membran yang menyebabkannya mencapai ambang batas. Setelah ini terjadi, potensial aksi akan dihasilkan dan tidak dapat dicegah; ini dikenal sebagai prinsip semua-atau-tidak sama sekali. Entah ada cukup depolarisasi untuk menyebabkan potensial aksi yang akan dibawa melalui ketiga fase, atau tidak.
Setelah ambang batas tercapai, membran melewati fase depolarisasi di mana ion natrium dengan cepat masuk ke dalam sel. Hal ini menyebabkan muatan menjadi lebih positif. Pada fase kedua repolarisasi, ion kalium mengalir dengan cepat keluar dari sel, melawan ion natrium dan menyebabkan membran bergerak kembali ke muatan negatif istirahatnya.
Pada titik ini, ion natrium tidak lagi memasuki sel, tetapi beberapa ion kalium masih berdifusi keluar. Hal ini menyebabkan sel memiliki muatan yang lebih negatif daripada sebelumnya, yang memungkinkan sel untuk membangun kembali potensi istirahatnya sebelum dikirim ke potensial aksi lain. Selama periode afterpotensial ini, ada kemungkinan suatu stimulus untuk menciptakan potensial aksi, tetapi karena hiperpolarisasi, stimulus harus jauh lebih kuat dari biasanya untuk melakukannya.
Baik potensial bertingkat maupun potensial aksi penting untuk komunikasi di dalam tubuh. Potensial aksi adalah cara tubuh mengirimkan informasi dari satu tempat ke tempat lain. Sinapsis di otak berkomunikasi satu sama lain melalui potensial aksi. Pesan dari otak ke otot dan organ lain dikirim melalui potensial aksi menggunakan neurotransmiter, begitu juga pesan dari organ kembali ke otak.