Ionikanavat löytyvät kaikkien biologisten solujen solukalvoista. Kanavat muodostuvat proteiineista, jotka muodostavat huokosia plasmakalvoon. Huokosten ansiosta ionit, jotka eivät voi kulkea suoraan solukalvon läpi, voivat kulkea sisään ja ulos soluista. Useimmat kanavat koostuvat useammasta kuin yhdestä proteiinista, ja ne ovat itse asiassa kalvon sisältämiä proteiinikomplekseja.
Atomityyppi, ionit erottuvat siitä, että niillä on epätasainen määrä elektroneja ja protoneja. Ionilla on joko negatiivinen tai positiivinen varaus riippuen siitä, onko elektroneja enemmän vai vastaavasti protoneja. Solukalvon muodostavalla fosofolipidikaksoiskerroksella on oma varauksensa ja se toimii esteenä sen vapaasti kulkeville ioneille. Tästä syystä ionikanavat ovat välttämättömiä solukalvoissa.
Ionikanavat toimivat sähköeristeinä ja tarjoavat ioneille reitin solun sisään tai ulos. Jokainen ionikanava toimii katalyyttinä prosessissa, joka siirtää ionin solukalvon toiselta puolelta toiselle. Kanava voi olla joko avoin tai suljettu, ja siirtyminen kahden tilan välillä tapahtuu, kun ioni sitoutuu oikeaan kohtaan ionikanavassa.
Muutosta ionikanavan avoimen ja suljetun tilan välillä kutsutaan portiksi. Ulkoiset tekijät vaikuttavat siihen, onko portti auki vai kiinni. Ionikanavia on erilaisia ryhmiä, ja ne voidaan ryhmitellä sen mukaan, mitkä fyysiset ja kemialliset ulkoiset tekijät vaikuttavat portin avaamiseen ja sulkemiseen.
Jotkut ionikanavat ovat “ligandeilla” ja nämä avautuvat ja sulkeutuvat, kun ligandi tai kemiallinen viestinvälittäjä, kuten välittäjäaine, sitoutuu kanavan reseptoriin. Jänniteportaatut ionikanavat avataan tai suljetaan, kun kanavan ympäröivässä sähköisessä potentiaalierossa – tai jännitteessä – tapahtuu muutoksia. Tällaista esiintyy yleisimmin hermo- ja lihassoluissa. Toisten sanansaattajaportoitujen ionikanavien toimintaa säätelee G-proteiineiksi kutsuttu proteiiniryhmä. Mekaanisesti herkkiä kanavia stimuloivat ulkoiset mekaaniset ärsykkeet, kuten kosketus ja muutokset osmoottisessa paineessa.
Sen lisäksi, että ionikanavat aktivoidaan ulkoisilla modulaattoreilla, ne voivat myös olla valikoivia sen suhteen, mitkä ionit kulkevat kanavan läpi. Ionin muoto, koko ja varaus voivat vaikuttaa siihen, avautuuko tai sulkeutuuko kanava ja sallitaanko se liikkua solukalvon läpi. Yleisiä esimerkkejä ionispesifisistä kanavista ovat kaliumkanavat, kloridikanavat, natriumkanavat ja kalsiumkanavat.