Xung thần kinh bắt đầu bằng sự thay đổi điện tích của điện áp được tìm thấy trong thành sợi trục, được kích thích bởi các ion di chuyển vào và ra khỏi thành tế bào thần kinh. Xung thần kinh được hình thành từ sự thay đổi điện áp, sau đó tạo ra các sóng năng lượng điện di chuyển từ đầu này sang đầu kia của cơ thể tế bào xung quanh. Những sóng này truyền qua hành lang dài và hẹp của sợi trục, và cuối cùng kết thúc trong khớp thần kinh.
Các xung động thần kinh cuối cùng tạo ra sự khác biệt về điện tích của tế bào xung quanh. Các dây thần kinh nhạy cảm với những thay đổi nhỏ trong hoạt động điện nội bào, và sự thay đổi nhỏ nhất có thể tạo ra một loạt các xung thần kinh. Sau khi được tạo ra, các xung thần kinh mang một lượng năng lượng cực lớn và có thể đạt tốc độ cao khi di chuyển khắp các tế bào. Một số xung thần kinh có thể đạt tốc độ 250 dặm một giờ, mặc dù có một lượng lớn sự thay đổi về tốc độ tối đa của các xung thần kinh giữa các loại tế bào khác nhau. Các xung thần kinh vận chuyển năng lượng qua các tế bào, và cũng hoạt động như sứ giả bằng cách mang thông tin được mã hóa đi khắp các tế bào. Những xung động này phổ biến thông tin được mã hóa một cách nhanh chóng và với nhiều tốc độ khác nhau. Các xung thần kinh được hình thành và thực hiện khắp cơ thể, đồng thời có thể xuất hiện ở tim, não và các chi.
