这是一个很大的问题，需要一整本书来回答，甚至在我自己的入门教科书中也需要好几页。所以我只会给出一个简短的，相对肤浅的答案。
所有的神经元(实际上是所有的活细胞)在细胞膜内外都有电荷差(电压)。这种差异是由于在两个表面的膜附近的正离子和负离子数量不等。细胞内部有大量的负电荷，所以我们说静息质膜的电荷(静息电位)通常在-70毫伏左右。这就像你买的新电池充电一样，虽然要弱很多。
静息神经细胞膜上的离子分布。橙色和蓝色的物体是蛋白质离子门。
在这些由蛋白质构成的膜中有一些门（通道），它们可以打开，让其中的一些离子瞬间流过，冲进和冲出细胞，改变电压。许多不同的东西可以作用在这些门上，使它们打开另一个神经元的神经递质；激素；其他化学物质，如味觉、嗅觉和疼痛刺激；热、光、振动、触觉和压力等等。
下图描述了这样一个门的打开，以响应与之结合的化学（配体），允许钠离子突然涌入。
所有这些正离子冲入细胞（钾离子冲出没有图示）改变了膜电压，产生了一种称为局部电位的电事件。
另一个可以打开这些门的是作用在这些蛋白质上的电压变化。在神经细胞的许多地方，特别是上图中的触发区和轴突，有一个高密度的蛋白质门，称为电压门控通道（或电压调节门）。
当局部电位扩散到细胞的相邻区域时，就像静止池塘中的涟漪，当你把石头投进去时，它就会激发这些电压门控通道。它们突然打开，让钠离子和钾离子在该点进出细胞，短暂地逆转了膜电压（现在内部为正，外部为负）。这叫做动作电位。
然后动作电位沿着神经细胞触发同样的东西，一次又一次，一个连锁反应，就像一排倒下的多米诺骨牌，沿着神经纤维，一直到最后。
这是一幅沿着神经纤维传播的动作电位图。加号和减号表示我前面描述的电荷反转。黄色的不稳定带，在这个讨论中不是必要的，只是一个强制性的恢复期，在那片膜可以再次被激发之前。
这个相对简单的模型是针对“裸”(无髓鞘的)神经纤维的，它没有像大多数纤维那样的绝缘髓鞘。在有髓神经纤维中传导要复杂一些(但要快得多!)，因为这些电压门控离子通道仅存在于绝缘节段之间的“节”或间隙中。然而，信号传导的基本原理是相同的，基于离子流和门。这里我就不细讲了。我认为这充分回答了这个问题。
