Kalsiumin ja toimintapotentiaalin ymmärtämiseksi on parasta tarkastella tätä prosessia kokonaisuutena. Kemiallisten impulssien laukaisua hermoston kautta voidaan ajatella toimintapotentiaalina. Tämä prosessi on välttämätön, jotta neuronit voivat vapauttaa kemikaaleja, joita kutsutaan välittäjäaineiksi. Neurotransmitterit helpottavat solujen välistä viestintää hermostossa ja ovat välttämättömiä sen prosesseille. Kalsiumilla on tärkeä rooli tämän tapahtuessa.
Hermosto on väline, jonka kautta keho aistii ja reagoi ulkomaailmaan. Ilman oikein toimivaa järjestelmää henkilö ei voi kokea ympäristön ärsykkeitä tai reagoida niihin kunnolla. Hermostoon liittyy aistinvaraisia näkökohtia, samoin kuin moottorin tai toiminnan näkökohtia, joista suurin osa perustuu aivoihin ja selkäytimeen keskusyksiköinä. Esimerkiksi aistinhermo ottaa polttimen kosketuksen ja lähettää sen selkäytimeen käsiteltäväksi, ja moottorihermo käskee kehon lihaksia supistumaan tavalla, joka poistaa lisäosan mahdollisesti vaarallisesta tilanteesta.
Kalsium ja toimintapotentiaali liittyvät läheisesti toisiinsa tämän esimerkin ärsykkeen ja toiminnan tapahtuessa. Toimintapotentiaali ei voi tapahtua ilman laukaisevaa ärsykettä – tämä voi olla luonnollista, kuten polttimen koskettamista, tai syntetisoitua, kuten sähköiskulaitteiden tapauksessa. Tämä ensimmäinen ärsyke käynnistää tapahtumaketjun, jonka avulla neuronit voivat kommunikoida keskenään. Nämä elektrofysiologiset tapahtumat huipentuvat neurotransmitterin vapautumiseen synapsina tunnettuun neuronien väliseen mikroskooppiseen aukkoon. Kalsium ja toimintapotentiaali yhdistyvät täällä, koska kalsiumkationit auttavat välittäjäaineiden liikkuvuudessa.
Kaikki herättävät solut eivät noudata samaa menetelmää toimintapotentiaalin saavuttamiseksi; esimerkiksi sydänsoluissa kalsiumia voidaan käyttää myös laukaisijana soluporttien avaamiseen, mikä aiheuttaa suuren osan toimintapotentiaalista vastuussa olevasta kemiallisesta aktiivisuudesta. Natrium ja kalium ovat kaksi tyypillisintä ionia, jotka osallistuvat toimintapotentiaalin käynnistämiseen; kalsium ja toimintapotentiaalin stimulaatio voivat kuitenkin myös liittyä toisiinsa. Tämän hermoviestinnän esoteerisen ja teoreettisen selityksen monimutkaisuus vaikeuttaa joskus kalsiumin ja toimintapotentiaalin ymmärtämistä, mutta yleisesti ottaen kalsiumin ja toimintapotentiaalin välinen suhde auttaa käynnistämään prosessin ja siirtämään välittäjäaineita aksonin terminaalista tai haaran päättymisestä neuroni synapsiin.