Toimintapotentiaalin johtuminen on prosessi, jolla jännitteen gradientti tai sähkövarauksen ero solussa siirtyy eteenpäin muille tai hermosolun kautta. Varaus solukalvon ulkopuolella on tyypillisesti negatiivinen, kun taas positiivinen sisäpuolella. Hermosolujen tai hermosolujen avulla proteiinit, jotka ohjaavat positiivisesti varautuneita hiukkasia, joita kutsutaan ioneiksi, kalvon läpi sallivat yleensä muutoksia toimintapotentiaaliin. Muutokset näiden hiukkasten virtauksessa voivat lisätä tai pienentää varauseroa ja yleensä ohjata, johdetaanko signaaleja vai ei. Johtamista ohjaa yleensä ionivirta, joka tapahtuu normaalisti tietyn matkan akselia pitkin ennen kuin se kulkee solukalvon läpi.
Hermojärjestelmässä joillakin soluilla on suhteellisen lyhyet aksonit, kun taas toisilla laajennukset, jotka kulkevat pidemmille matkoille. Aksonin halkaisija vaikuttaa myös toimintapotentiaalin johtumiseen. Jos se on leveämpi, niin enemmän ioneja voi kulkea aksonin läpi ja johtaa enemmän virtaa. Kuitenkin johtavuusetäisyys on yleensä lyhyempi halkaisijaltaan suuremmille neuroneille.
Solukalvojen depolarisaatio leviää toimintapotentiaalin johtamisen kautta. Hermosolut käyvät myös tyypillisesti lepovaiheessa, jota kutsutaan tulenkestäväksi jaksoksi, jonka aikana varautuneiden hiukkasten kanavat eivät avaudu. Siksi sähköiset signaalit voivat kulkea yhteen suuntaan solun rungosta aksonin päähän; tämä voi myös hallita kuinka monta kertaa neuroni voi ampua tietyn ajan kuluessa.
Toimintapotentiaalin johtamista auttavat usein myeliinipinnoitteet, jotka yleensä koostuvat gliasolukerroksista. Myeliinipäällysteiset solut voivat johtaa hermoimpulsseja kauemmas, koska ionit eivät voi tunkeutua pinnoitteeseen. Gliaalisten solujen väliset solmut muodostavat taukoja myeliinivaipassa, jossa hormonit ja ionikanavat voivat kulkea läpi. Toimintapotentiaalin johtuminen tapahtuu tyypillisesti hyvin nopeasti näiden solmujen välillä ilman signaalin voimakkuuden heikkenemistä. Jos myeliini hajoaa, toimintapotentiaalien johtaminen hermokuituihin voi häiriintyä, mikä voi joskus johtaa sellaisiin tiloihin kuin MS -tauti, joissa hermosignaalien puute vaikuttaa kehon toimintoihin.
Yleensä virrat kulkevat kennojen läpi, koska varaus ja sähköpotentiaali vaihtelevat sijainnin mukaan. Aktiopotentiaalijohtaminen sallii yleensä virrat virrata aksonin koko pituudelta, kalvon sisäpuolella. Kun virrat kulkevat kalvon yli, esimerkiksi lihassoluihin, varausten ero aiheuttaa yleensä virtauksen ulospäin vastakkaiseen suuntaan. Sähköpotentiaali ja impulssinopeus voidaan laskea käyttämällä matemaattisia yhtälöitä, jotka vaikuttavat toimintapotentiaalin voimakkuuteen ja fyysiseen etäisyyteen.