Na primeira fase do potencial de ação, ocorre a despolarização da membrana do neurônio. Isso acontece quando canais de sódio (Na⁺) se abrem, permitindo que íons de sódio entrem na célula, tornando o interior do neurônio mais positivo em relação ao exterior. Esse processo é crucial para a propagação do impulso nervoso ao longo do axônio. Se a despolarização atingir um limiar específico, um potencial de ação completo será gerado.