Hjärtledningssystemet sprider elektrisk aktivitet genom hjärtmusklerna som pumpar blod. Den organiseras av den spontana pacemakeraktiviteten hos sinoatrial nod (SAN), som skickar pulser till andra hjärtfibrer som vidarebefordrar dem från cell till cell. All hjärtmuskel, som kallas hjärtmyocyt, är elektriskt exciterbar och svarar på pulserna från SAN. Faserna av hjärtats avslappning och sammandragning har alla specifika elektriska profiler som representeras grafiskt av elektrokardiogrammet (EKG).
Hjärtmuskeln innerveras av nervcellerna i det autonoma nervsystemet, särskilt vagusnerven. Hjärtmyocyter, som neuroner, kommunicerar med varandra genom elektriska signaler som kallas aktionspotentialer. Ett hjärtslag är en cykel i hjärtledningssystemet som får hjärtkamrarna att slappna av och dra ihop sig. För varje hjärtslag öppnar elektrisk stimulering jonkanaler i cellens membran, vilket tillåter positivt laddade joner att depolarisera cellen, vilket utlöser en aktionspotential. En annan uppsättning jonkanaler depolariserar cellen med ett inflöde av kalium, efter en kort period som kallas vilotillstånd.
I väggen i hjärtats högra förmak reglerar sinoatrialnoden hjärtfrekvensen genom att skicka ut elektriska impulser till hjärtmyocyterna. SAN kallas pacemaker eftersom det reglerar hjärtledningssystemet genom celler som skjuter med pacemakerintervall. Ibland ändrar direkta signaler från det autonoma nervsystemet eller hormonökningar signaltakten under träning och stress. Medan alla hjärtmyocyter förmedlar elektrisk aktivitet, producerar pacemakercellerna i sinoatrialnoden aktivt synkroniserade, spontana pulser.
Impulser från SAN går till den atrioventrikulära noden, punkten där vidare ledning över hjärtat börjar. Det är en kort fördröjning här mellan sammandragningarna så att blodet i förmaken rinner in i ventriklarna. Hjärtledningssystemet använder buntade ledningsfibrer för att föra SAN:s signaler genom hjärtat. Höger och vänster förmak drar ihop sig först när ström sprider sig till ventriklarna, som depolariseras därefter. Hela sekvensen av depolarisering för ett hjärtslag tar mindre än en tredjedel av en sekund.
De elektriska signalerna från hjärtledningssystemet mäts med ett elektrokardiogram som plottar myocytaktiviteten som en våg på en graf. Signaler som passerar genom vänster och höger förmak visas på EKG:t som P-vågen, medan aktiviteten hos den sinoatriala noden representeras av PR-segmentet. QRS-vågen av EKG motsvarar depolarisering av ventriklarna, medan dess T-våg anger deras depolarisering. Många störningar i hjärtledningssystemet, som kallas arytmier, producerar oregelbundna vågmönster som kan observeras på EKG. Av denna anledning namnges vissa hjärtsjukdomar efter deras onormala EKG-avläsningar.